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ANA PAULA LEITÃO SANTOS UM CONTRIBUTO PARA O ENSINO DA NATUREZA DA CIÊNCIA Orientadora: Maria Elvira Callapez Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias Faculdade de Engenharia Lisboa 2014

UM CONTRIBUTO PARA O ENSINO DA NATUREZA DA CIÊNCIA · O ensino da divisão celular no contexto de uma ... considera que o ensino de ciências e tecnologias é um imperativo ... Cooperação

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ANA PAULA LEITAtildeO SANTOS

UM CONTRIBUTO PARA O ENSINO DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Orientadora Maria Elvira Callapez

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias

Faculdade de Engenharia

Lisboa

2014

ANA PAULA LEITAtildeO SANTOS

UM CONTRIBUTO PARA O ENSINO DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias

Faculdade de Engenharia

Lisboa

2014

Dissertaccedilatildeo apresentada para a obtenccedilatildeo do

Grau de Mestre em Ensino da

BiologiaGeologia no Curso de Mestrado

em Ensino da BiologiaGeologia conferido

pela Universidade Lusoacutefona de

Humanidades e Tecnologias

Orientadora Profordf Doutora Maria Elvira

Callapez

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 1

AGRADECIMENTOS

A poucos minutos da data limite para submeter esta dissertaccedilatildeo de Mestrado eacute com

prazer que dedico algumas linhas para expressar um agradecimento muito especial agrave

Professora Doutora Maria Elvira Callapez pela saacutebia orientaccedilatildeo pela inspiraccedilatildeo entusiamo e

motivaccedilatildeo que transmite de uma forma natural Eacute um prazer muito enriquecedor trabalhar

com a Professora Maria Elvira Callapez

Outro agradecimento especial eacute dedicado aos meus pais Manuel e Luacutecia Santos pela

presenccedila apoio e incentivo ao longo de todas as etapas cruciais na minha vida Muito especial

eacute tambeacutem o muito obrigado dirigido ao meu marido Nuno e ao meu filho Rafael pela

inspiraccedilatildeo forccedila e entusiasmo transmitidos

Tambeacutem gostaria de expressar o meu muito obrigado a todas as colegas da turma de

mestrado pelas frutuosas discussotildees durante as aulas e trabalhos de grupo

Muito obrigado agrave Professora Doutora Gabriela Conde coordenadora do Mestrado em

Ensino da Biologia Geologia por todo o apoio e disponibilidade ao longo do processo

Muito obrigado agrave Professora Margarida Oliveira coordenadora da unidade de

Genoacutemica de Plantas em Stress Instituto de Tecnologia Quiacutemica e Bioloacutegica pelo apoio e

incentivo demonstrados

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 2

RESUMO

As poliacuteticas educativas tecircm sido unacircnimes em enfatizar a importacircncia de uma

educaccedilatildeo em ciecircncias de excelecircncia como forma de promover a literacia cientiacutefica dos

cidadatildeos sendo este um fator considerado crucial para aumentar a competitividade e

produtividade de um paiacutes Apesar de todos os esforccedilos em investir no ensino de ciecircncias tem

sido amplamente referenciado a existecircncia de um progressivo desinteresse e afastamento dos

jovens pela ciecircncia presumivelmente associado agrave forma de ensinar ciecircncia

Como mudar entatildeo a forma de ensinar ciecircncia Eacute a questatildeo abordada neste trabalho

O ensino da divisatildeo celular no contexto de uma turma do ensino secundaacuterio eacute explorado

atraveacutes de estrateacutegias ativas de aprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas

utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico estimulando desta forma uma

maior aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave essecircncia da natureza da ciecircncia Para despoletar

diferentes fases de um processo investigativo foi utilizado um problema real relacionado com

o efeito das alteraccedilotildees climaacuteticas na produtividade do arroz A anaacutelise parcial de artigos

cientiacuteficos bem como a elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters cientiacuteficos constituiram

praacuteticas pedagoacutegicas implementadas na sala de aula com impactos positivos na compreensatildeo

de conceitos cientiacuteficos e na comunicaccedilatildeo de ciecircncia

O papel das interaccedilotildees entre cientistas e professores ou mesmo da possiacutevel

integraccedilatildeo de doutorados no ensino de ciecircncias nos niacuteveis baacutesicos e secundaacuterio eacute tambeacutem

discutido como uma forma de estabelecer conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees onde o

conhecimento cientiacutefico eacute produzido procurando estabelecer uma perceccedilatildeo mais real de como

funciona a ciecircncia no seio da comunidade escolar

PALAVRAS-CHAVE Comunicaccedilatildeo da Ciecircncia Educaccedilatildeo em Ciecircncias Ensino da

Biologia Natureza da Ciecircncia Parcerias ProfessoresCientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 3

ABSTRACT

The educational policies have been unanimous in emphasizing the importance of

having better science education as a way to promote scientific literacy of citizens and this has

been considered a crucial factor to increase the competitiveness and productivity of a country

Despite all the efforts to invest on science teaching it has been widely reported the existence

of a progressive disaffection and alienation of young people for science presumably

associated with the way science is taught

How to change the way of teaching science It is the question addressed in this work

Teaching cell division in the context of a class of secondary school is explored through active

learning strategies based on tools that scientists use along the process of knowledge creation

thereby stimulating greater alignment of high school students with an understanding the

nature of science In order to trigger different phases of a research process a real problem

context related to ongoing climate changes effects on rice productivity was used in this work

The partial analysis of scientific articles as well as designing and presenting scientific

posters were practices implemented in the classroom with clear positive impacts on

understanding scientific contents and science communication skills

The role of teachersscientists interactions or even the integration of PhDs into

science teaching is discussed as a way to make connections between the school and the

institutions where scientific knowledge is produced aiming to create a more real perception of

how science works within the school community

KEY-WORDS Science Communication Science Education Biology Teaching Nature of

Science Partnerships Teachers-Scientists

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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IacuteNDICE GERAL

CAPIacuteTULO I- INTRODUCcedilAtildeO 7

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias 8

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas 9

3- Objetivos e Plano de Trabalho 10

CAPIacuteTULO II 13

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA 13

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia 14

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia 15

21- Integrar a criatividade 17

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica 18

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica 19

24- Repensar a implementaccedilatildeo das atividades experimentais na sala de aula 20

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio 21

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia 22

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes 22

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes 23

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias 25

CAPIacuteTULO III 28

METODOLOGIA 28

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto 29

2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados 31

CAPIacuteTULO IV 34

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA 34

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas 35

2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 37

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas

de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular 37

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 5

22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental 38

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular 39

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas 39

25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula 42

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS 48

REFEREcircNCIAS 50

ANEXOS I

Anexo I- Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza

da ciecircncia e cientistas II

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho 12

Figura 2- Como funciona a ciecircncia 15

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia 17

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no

ensinoaprendizagem de ciecircncias 26

Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo

entre professores e cientistas 27

Figura 6- Proposta organizacional de um poster cientiacutefico 33

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a submeter num congresso cientiacutefico 33

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto ao funcionamento da comunidade

cientiacutefica 36

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular 41

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia 42

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave apresentaccedilatildeo oral de um poster 46

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia 47

IacuteNDICE DE TABELAS

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico 32

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters 32

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no

ensinoaprendizagem de ciecircncia 32

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 9

decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 10

em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 11

O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 12

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 15

Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 16

os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

ANA PAULA LEITAtildeO SANTOS

UM CONTRIBUTO PARA O ENSINO DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias

Faculdade de Engenharia

Lisboa

2014

Dissertaccedilatildeo apresentada para a obtenccedilatildeo do

Grau de Mestre em Ensino da

BiologiaGeologia no Curso de Mestrado

em Ensino da BiologiaGeologia conferido

pela Universidade Lusoacutefona de

Humanidades e Tecnologias

Orientadora Profordf Doutora Maria Elvira

Callapez

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 1

AGRADECIMENTOS

A poucos minutos da data limite para submeter esta dissertaccedilatildeo de Mestrado eacute com

prazer que dedico algumas linhas para expressar um agradecimento muito especial agrave

Professora Doutora Maria Elvira Callapez pela saacutebia orientaccedilatildeo pela inspiraccedilatildeo entusiamo e

motivaccedilatildeo que transmite de uma forma natural Eacute um prazer muito enriquecedor trabalhar

com a Professora Maria Elvira Callapez

Outro agradecimento especial eacute dedicado aos meus pais Manuel e Luacutecia Santos pela

presenccedila apoio e incentivo ao longo de todas as etapas cruciais na minha vida Muito especial

eacute tambeacutem o muito obrigado dirigido ao meu marido Nuno e ao meu filho Rafael pela

inspiraccedilatildeo forccedila e entusiasmo transmitidos

Tambeacutem gostaria de expressar o meu muito obrigado a todas as colegas da turma de

mestrado pelas frutuosas discussotildees durante as aulas e trabalhos de grupo

Muito obrigado agrave Professora Doutora Gabriela Conde coordenadora do Mestrado em

Ensino da Biologia Geologia por todo o apoio e disponibilidade ao longo do processo

Muito obrigado agrave Professora Margarida Oliveira coordenadora da unidade de

Genoacutemica de Plantas em Stress Instituto de Tecnologia Quiacutemica e Bioloacutegica pelo apoio e

incentivo demonstrados

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 2

RESUMO

As poliacuteticas educativas tecircm sido unacircnimes em enfatizar a importacircncia de uma

educaccedilatildeo em ciecircncias de excelecircncia como forma de promover a literacia cientiacutefica dos

cidadatildeos sendo este um fator considerado crucial para aumentar a competitividade e

produtividade de um paiacutes Apesar de todos os esforccedilos em investir no ensino de ciecircncias tem

sido amplamente referenciado a existecircncia de um progressivo desinteresse e afastamento dos

jovens pela ciecircncia presumivelmente associado agrave forma de ensinar ciecircncia

Como mudar entatildeo a forma de ensinar ciecircncia Eacute a questatildeo abordada neste trabalho

O ensino da divisatildeo celular no contexto de uma turma do ensino secundaacuterio eacute explorado

atraveacutes de estrateacutegias ativas de aprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas

utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico estimulando desta forma uma

maior aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave essecircncia da natureza da ciecircncia Para despoletar

diferentes fases de um processo investigativo foi utilizado um problema real relacionado com

o efeito das alteraccedilotildees climaacuteticas na produtividade do arroz A anaacutelise parcial de artigos

cientiacuteficos bem como a elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters cientiacuteficos constituiram

praacuteticas pedagoacutegicas implementadas na sala de aula com impactos positivos na compreensatildeo

de conceitos cientiacuteficos e na comunicaccedilatildeo de ciecircncia

O papel das interaccedilotildees entre cientistas e professores ou mesmo da possiacutevel

integraccedilatildeo de doutorados no ensino de ciecircncias nos niacuteveis baacutesicos e secundaacuterio eacute tambeacutem

discutido como uma forma de estabelecer conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees onde o

conhecimento cientiacutefico eacute produzido procurando estabelecer uma perceccedilatildeo mais real de como

funciona a ciecircncia no seio da comunidade escolar

PALAVRAS-CHAVE Comunicaccedilatildeo da Ciecircncia Educaccedilatildeo em Ciecircncias Ensino da

Biologia Natureza da Ciecircncia Parcerias ProfessoresCientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 3

ABSTRACT

The educational policies have been unanimous in emphasizing the importance of

having better science education as a way to promote scientific literacy of citizens and this has

been considered a crucial factor to increase the competitiveness and productivity of a country

Despite all the efforts to invest on science teaching it has been widely reported the existence

of a progressive disaffection and alienation of young people for science presumably

associated with the way science is taught

How to change the way of teaching science It is the question addressed in this work

Teaching cell division in the context of a class of secondary school is explored through active

learning strategies based on tools that scientists use along the process of knowledge creation

thereby stimulating greater alignment of high school students with an understanding the

nature of science In order to trigger different phases of a research process a real problem

context related to ongoing climate changes effects on rice productivity was used in this work

The partial analysis of scientific articles as well as designing and presenting scientific

posters were practices implemented in the classroom with clear positive impacts on

understanding scientific contents and science communication skills

The role of teachersscientists interactions or even the integration of PhDs into

science teaching is discussed as a way to make connections between the school and the

institutions where scientific knowledge is produced aiming to create a more real perception of

how science works within the school community

KEY-WORDS Science Communication Science Education Biology Teaching Nature of

Science Partnerships Teachers-Scientists

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 4

IacuteNDICE GERAL

CAPIacuteTULO I- INTRODUCcedilAtildeO 7

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias 8

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas 9

3- Objetivos e Plano de Trabalho 10

CAPIacuteTULO II 13

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA 13

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia 14

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia 15

21- Integrar a criatividade 17

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica 18

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica 19

24- Repensar a implementaccedilatildeo das atividades experimentais na sala de aula 20

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio 21

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia 22

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes 22

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes 23

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias 25

CAPIacuteTULO III 28

METODOLOGIA 28

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto 29

2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados 31

CAPIacuteTULO IV 34

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA 34

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas 35

2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 37

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas

de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular 37

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 5

22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental 38

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular 39

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas 39

25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula 42

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS 48

REFEREcircNCIAS 50

ANEXOS I

Anexo I- Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza

da ciecircncia e cientistas II

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IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho 12

Figura 2- Como funciona a ciecircncia 15

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia 17

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no

ensinoaprendizagem de ciecircncias 26

Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo

entre professores e cientistas 27

Figura 6- Proposta organizacional de um poster cientiacutefico 33

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a submeter num congresso cientiacutefico 33

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto ao funcionamento da comunidade

cientiacutefica 36

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular 41

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia 42

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave apresentaccedilatildeo oral de um poster 46

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia 47

IacuteNDICE DE TABELAS

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico 32

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters 32

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no

ensinoaprendizagem de ciecircncia 32

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CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

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decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

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O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 20

c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 1

AGRADECIMENTOS

A poucos minutos da data limite para submeter esta dissertaccedilatildeo de Mestrado eacute com

prazer que dedico algumas linhas para expressar um agradecimento muito especial agrave

Professora Doutora Maria Elvira Callapez pela saacutebia orientaccedilatildeo pela inspiraccedilatildeo entusiamo e

motivaccedilatildeo que transmite de uma forma natural Eacute um prazer muito enriquecedor trabalhar

com a Professora Maria Elvira Callapez

Outro agradecimento especial eacute dedicado aos meus pais Manuel e Luacutecia Santos pela

presenccedila apoio e incentivo ao longo de todas as etapas cruciais na minha vida Muito especial

eacute tambeacutem o muito obrigado dirigido ao meu marido Nuno e ao meu filho Rafael pela

inspiraccedilatildeo forccedila e entusiasmo transmitidos

Tambeacutem gostaria de expressar o meu muito obrigado a todas as colegas da turma de

mestrado pelas frutuosas discussotildees durante as aulas e trabalhos de grupo

Muito obrigado agrave Professora Doutora Gabriela Conde coordenadora do Mestrado em

Ensino da Biologia Geologia por todo o apoio e disponibilidade ao longo do processo

Muito obrigado agrave Professora Margarida Oliveira coordenadora da unidade de

Genoacutemica de Plantas em Stress Instituto de Tecnologia Quiacutemica e Bioloacutegica pelo apoio e

incentivo demonstrados

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 2

RESUMO

As poliacuteticas educativas tecircm sido unacircnimes em enfatizar a importacircncia de uma

educaccedilatildeo em ciecircncias de excelecircncia como forma de promover a literacia cientiacutefica dos

cidadatildeos sendo este um fator considerado crucial para aumentar a competitividade e

produtividade de um paiacutes Apesar de todos os esforccedilos em investir no ensino de ciecircncias tem

sido amplamente referenciado a existecircncia de um progressivo desinteresse e afastamento dos

jovens pela ciecircncia presumivelmente associado agrave forma de ensinar ciecircncia

Como mudar entatildeo a forma de ensinar ciecircncia Eacute a questatildeo abordada neste trabalho

O ensino da divisatildeo celular no contexto de uma turma do ensino secundaacuterio eacute explorado

atraveacutes de estrateacutegias ativas de aprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas

utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico estimulando desta forma uma

maior aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave essecircncia da natureza da ciecircncia Para despoletar

diferentes fases de um processo investigativo foi utilizado um problema real relacionado com

o efeito das alteraccedilotildees climaacuteticas na produtividade do arroz A anaacutelise parcial de artigos

cientiacuteficos bem como a elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters cientiacuteficos constituiram

praacuteticas pedagoacutegicas implementadas na sala de aula com impactos positivos na compreensatildeo

de conceitos cientiacuteficos e na comunicaccedilatildeo de ciecircncia

O papel das interaccedilotildees entre cientistas e professores ou mesmo da possiacutevel

integraccedilatildeo de doutorados no ensino de ciecircncias nos niacuteveis baacutesicos e secundaacuterio eacute tambeacutem

discutido como uma forma de estabelecer conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees onde o

conhecimento cientiacutefico eacute produzido procurando estabelecer uma perceccedilatildeo mais real de como

funciona a ciecircncia no seio da comunidade escolar

PALAVRAS-CHAVE Comunicaccedilatildeo da Ciecircncia Educaccedilatildeo em Ciecircncias Ensino da

Biologia Natureza da Ciecircncia Parcerias ProfessoresCientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 3

ABSTRACT

The educational policies have been unanimous in emphasizing the importance of

having better science education as a way to promote scientific literacy of citizens and this has

been considered a crucial factor to increase the competitiveness and productivity of a country

Despite all the efforts to invest on science teaching it has been widely reported the existence

of a progressive disaffection and alienation of young people for science presumably

associated with the way science is taught

How to change the way of teaching science It is the question addressed in this work

Teaching cell division in the context of a class of secondary school is explored through active

learning strategies based on tools that scientists use along the process of knowledge creation

thereby stimulating greater alignment of high school students with an understanding the

nature of science In order to trigger different phases of a research process a real problem

context related to ongoing climate changes effects on rice productivity was used in this work

The partial analysis of scientific articles as well as designing and presenting scientific

posters were practices implemented in the classroom with clear positive impacts on

understanding scientific contents and science communication skills

The role of teachersscientists interactions or even the integration of PhDs into

science teaching is discussed as a way to make connections between the school and the

institutions where scientific knowledge is produced aiming to create a more real perception of

how science works within the school community

KEY-WORDS Science Communication Science Education Biology Teaching Nature of

Science Partnerships Teachers-Scientists

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 4

IacuteNDICE GERAL

CAPIacuteTULO I- INTRODUCcedilAtildeO 7

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias 8

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas 9

3- Objetivos e Plano de Trabalho 10

CAPIacuteTULO II 13

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA 13

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia 14

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia 15

21- Integrar a criatividade 17

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica 18

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica 19

24- Repensar a implementaccedilatildeo das atividades experimentais na sala de aula 20

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio 21

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia 22

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes 22

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes 23

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias 25

CAPIacuteTULO III 28

METODOLOGIA 28

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto 29

2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados 31

CAPIacuteTULO IV 34

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA 34

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas 35

2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 37

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas

de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular 37

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 5

22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental 38

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular 39

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas 39

25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula 42

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS 48

REFEREcircNCIAS 50

ANEXOS I

Anexo I- Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza

da ciecircncia e cientistas II

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 6

IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho 12

Figura 2- Como funciona a ciecircncia 15

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia 17

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no

ensinoaprendizagem de ciecircncias 26

Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo

entre professores e cientistas 27

Figura 6- Proposta organizacional de um poster cientiacutefico 33

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a submeter num congresso cientiacutefico 33

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto ao funcionamento da comunidade

cientiacutefica 36

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular 41

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia 42

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave apresentaccedilatildeo oral de um poster 46

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia 47

IacuteNDICE DE TABELAS

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico 32

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters 32

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no

ensinoaprendizagem de ciecircncia 32

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

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decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

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O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 2

RESUMO

As poliacuteticas educativas tecircm sido unacircnimes em enfatizar a importacircncia de uma

educaccedilatildeo em ciecircncias de excelecircncia como forma de promover a literacia cientiacutefica dos

cidadatildeos sendo este um fator considerado crucial para aumentar a competitividade e

produtividade de um paiacutes Apesar de todos os esforccedilos em investir no ensino de ciecircncias tem

sido amplamente referenciado a existecircncia de um progressivo desinteresse e afastamento dos

jovens pela ciecircncia presumivelmente associado agrave forma de ensinar ciecircncia

Como mudar entatildeo a forma de ensinar ciecircncia Eacute a questatildeo abordada neste trabalho

O ensino da divisatildeo celular no contexto de uma turma do ensino secundaacuterio eacute explorado

atraveacutes de estrateacutegias ativas de aprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas

utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico estimulando desta forma uma

maior aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave essecircncia da natureza da ciecircncia Para despoletar

diferentes fases de um processo investigativo foi utilizado um problema real relacionado com

o efeito das alteraccedilotildees climaacuteticas na produtividade do arroz A anaacutelise parcial de artigos

cientiacuteficos bem como a elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters cientiacuteficos constituiram

praacuteticas pedagoacutegicas implementadas na sala de aula com impactos positivos na compreensatildeo

de conceitos cientiacuteficos e na comunicaccedilatildeo de ciecircncia

O papel das interaccedilotildees entre cientistas e professores ou mesmo da possiacutevel

integraccedilatildeo de doutorados no ensino de ciecircncias nos niacuteveis baacutesicos e secundaacuterio eacute tambeacutem

discutido como uma forma de estabelecer conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees onde o

conhecimento cientiacutefico eacute produzido procurando estabelecer uma perceccedilatildeo mais real de como

funciona a ciecircncia no seio da comunidade escolar

PALAVRAS-CHAVE Comunicaccedilatildeo da Ciecircncia Educaccedilatildeo em Ciecircncias Ensino da

Biologia Natureza da Ciecircncia Parcerias ProfessoresCientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 3

ABSTRACT

The educational policies have been unanimous in emphasizing the importance of

having better science education as a way to promote scientific literacy of citizens and this has

been considered a crucial factor to increase the competitiveness and productivity of a country

Despite all the efforts to invest on science teaching it has been widely reported the existence

of a progressive disaffection and alienation of young people for science presumably

associated with the way science is taught

How to change the way of teaching science It is the question addressed in this work

Teaching cell division in the context of a class of secondary school is explored through active

learning strategies based on tools that scientists use along the process of knowledge creation

thereby stimulating greater alignment of high school students with an understanding the

nature of science In order to trigger different phases of a research process a real problem

context related to ongoing climate changes effects on rice productivity was used in this work

The partial analysis of scientific articles as well as designing and presenting scientific

posters were practices implemented in the classroom with clear positive impacts on

understanding scientific contents and science communication skills

The role of teachersscientists interactions or even the integration of PhDs into

science teaching is discussed as a way to make connections between the school and the

institutions where scientific knowledge is produced aiming to create a more real perception of

how science works within the school community

KEY-WORDS Science Communication Science Education Biology Teaching Nature of

Science Partnerships Teachers-Scientists

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 4

IacuteNDICE GERAL

CAPIacuteTULO I- INTRODUCcedilAtildeO 7

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias 8

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas 9

3- Objetivos e Plano de Trabalho 10

CAPIacuteTULO II 13

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA 13

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia 14

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia 15

21- Integrar a criatividade 17

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica 18

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica 19

24- Repensar a implementaccedilatildeo das atividades experimentais na sala de aula 20

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio 21

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia 22

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes 22

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes 23

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias 25

CAPIacuteTULO III 28

METODOLOGIA 28

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto 29

2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados 31

CAPIacuteTULO IV 34

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA 34

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas 35

2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 37

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas

de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular 37

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 5

22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental 38

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular 39

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas 39

25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula 42

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS 48

REFEREcircNCIAS 50

ANEXOS I

Anexo I- Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza

da ciecircncia e cientistas II

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 6

IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho 12

Figura 2- Como funciona a ciecircncia 15

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia 17

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no

ensinoaprendizagem de ciecircncias 26

Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo

entre professores e cientistas 27

Figura 6- Proposta organizacional de um poster cientiacutefico 33

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a submeter num congresso cientiacutefico 33

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto ao funcionamento da comunidade

cientiacutefica 36

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular 41

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia 42

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave apresentaccedilatildeo oral de um poster 46

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia 47

IacuteNDICE DE TABELAS

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico 32

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters 32

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no

ensinoaprendizagem de ciecircncia 32

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 7

CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 8

INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 9

decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

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O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

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Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 3

ABSTRACT

The educational policies have been unanimous in emphasizing the importance of

having better science education as a way to promote scientific literacy of citizens and this has

been considered a crucial factor to increase the competitiveness and productivity of a country

Despite all the efforts to invest on science teaching it has been widely reported the existence

of a progressive disaffection and alienation of young people for science presumably

associated with the way science is taught

How to change the way of teaching science It is the question addressed in this work

Teaching cell division in the context of a class of secondary school is explored through active

learning strategies based on tools that scientists use along the process of knowledge creation

thereby stimulating greater alignment of high school students with an understanding the

nature of science In order to trigger different phases of a research process a real problem

context related to ongoing climate changes effects on rice productivity was used in this work

The partial analysis of scientific articles as well as designing and presenting scientific

posters were practices implemented in the classroom with clear positive impacts on

understanding scientific contents and science communication skills

The role of teachersscientists interactions or even the integration of PhDs into

science teaching is discussed as a way to make connections between the school and the

institutions where scientific knowledge is produced aiming to create a more real perception of

how science works within the school community

KEY-WORDS Science Communication Science Education Biology Teaching Nature of

Science Partnerships Teachers-Scientists

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 4

IacuteNDICE GERAL

CAPIacuteTULO I- INTRODUCcedilAtildeO 7

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias 8

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas 9

3- Objetivos e Plano de Trabalho 10

CAPIacuteTULO II 13

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA 13

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia 14

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia 15

21- Integrar a criatividade 17

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica 18

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica 19

24- Repensar a implementaccedilatildeo das atividades experimentais na sala de aula 20

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio 21

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia 22

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes 22

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes 23

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias 25

CAPIacuteTULO III 28

METODOLOGIA 28

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto 29

2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados 31

CAPIacuteTULO IV 34

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA 34

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas 35

2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 37

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas

de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular 37

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 5

22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental 38

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular 39

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas 39

25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula 42

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS 48

REFEREcircNCIAS 50

ANEXOS I

Anexo I- Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza

da ciecircncia e cientistas II

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 6

IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho 12

Figura 2- Como funciona a ciecircncia 15

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia 17

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no

ensinoaprendizagem de ciecircncias 26

Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo

entre professores e cientistas 27

Figura 6- Proposta organizacional de um poster cientiacutefico 33

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a submeter num congresso cientiacutefico 33

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto ao funcionamento da comunidade

cientiacutefica 36

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular 41

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia 42

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave apresentaccedilatildeo oral de um poster 46

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia 47

IacuteNDICE DE TABELAS

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico 32

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters 32

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no

ensinoaprendizagem de ciecircncia 32

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 7

CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 8

INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 9

decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 10

em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 11

O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 12

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 15

Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 26

PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 45

Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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IacuteNDICE GERAL

CAPIacuteTULO I- INTRODUCcedilAtildeO 7

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias 8

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas 9

3- Objetivos e Plano de Trabalho 10

CAPIacuteTULO II 13

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA 13

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia 14

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia 15

21- Integrar a criatividade 17

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica 18

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica 19

24- Repensar a implementaccedilatildeo das atividades experimentais na sala de aula 20

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio 21

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia 22

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes 22

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes 23

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias 25

CAPIacuteTULO III 28

METODOLOGIA 28

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto 29

2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados 31

CAPIacuteTULO IV 34

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA 34

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas 35

2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 37

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas

de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular 37

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental 38

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular 39

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas 39

25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula 42

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS 48

REFEREcircNCIAS 50

ANEXOS I

Anexo I- Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza

da ciecircncia e cientistas II

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IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho 12

Figura 2- Como funciona a ciecircncia 15

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia 17

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no

ensinoaprendizagem de ciecircncias 26

Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo

entre professores e cientistas 27

Figura 6- Proposta organizacional de um poster cientiacutefico 33

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a submeter num congresso cientiacutefico 33

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto ao funcionamento da comunidade

cientiacutefica 36

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular 41

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia 42

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave apresentaccedilatildeo oral de um poster 46

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia 47

IacuteNDICE DE TABELAS

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico 32

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters 32

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no

ensinoaprendizagem de ciecircncia 32

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CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

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decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

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O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 20

c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 5

22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental 38

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular 39

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas 39

25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula 42

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS 48

REFEREcircNCIAS 50

ANEXOS I

Anexo I- Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza

da ciecircncia e cientistas II

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IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho 12

Figura 2- Como funciona a ciecircncia 15

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia 17

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no

ensinoaprendizagem de ciecircncias 26

Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo

entre professores e cientistas 27

Figura 6- Proposta organizacional de um poster cientiacutefico 33

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a submeter num congresso cientiacutefico 33

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto ao funcionamento da comunidade

cientiacutefica 36

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular 41

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia 42

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave apresentaccedilatildeo oral de um poster 46

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia 47

IacuteNDICE DE TABELAS

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico 32

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters 32

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no

ensinoaprendizagem de ciecircncia 32

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CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 8

INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 9

decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 10

em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

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O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 23

professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 40

observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

Tomanek D (2005) Building successful partnerships between K-12 and universities Cell

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Mikr Anat 1888 321ndash122

Ziman J (2000) Real science-What is and what it means Cambridge Cambridge University

Press

Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho 12

Figura 2- Como funciona a ciecircncia 15

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia 17

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no

ensinoaprendizagem de ciecircncias 26

Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo

entre professores e cientistas 27

Figura 6- Proposta organizacional de um poster cientiacutefico 33

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a submeter num congresso cientiacutefico 33

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto ao funcionamento da comunidade

cientiacutefica 36

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular 41

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia 42

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave apresentaccedilatildeo oral de um poster 46

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia 47

IacuteNDICE DE TABELAS

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no

ensino da divisatildeo celular 30

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico 32

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters 32

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no

ensinoaprendizagem de ciecircncia 32

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CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

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INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

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decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 10

em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 15

Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 16

os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 17

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 19

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO I

INTRODUCcedilAtildeO

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 8

INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

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em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

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O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 8

INTRODUCcedilAtildeO

1- Desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias

O investimento na educaccedilatildeo cientiacutefica dos jovens eacute essencial para atrair os mais

jovens para carreiras cientiacuteficas e tecnoloacutegicas sendo este um fator determinante para o

desenvolvimento e competitividade das economias A conferecircncia mundial sobre educaccedilatildeo e

ciecircncia para o seacuteculo XXI (UNESCO 1999) considera que o ensino de ciecircncias e tecnologias

eacute um imperativo estrateacutegico e que os estudantes deveratildeo aprender a resolver problemas

concretos utilizando as suas competecircncias e conhecimentos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos No

mesmo sentido a declaraccedilatildeo de Lisboa proveniente da conferecircncia Ibero-Americana de

Ministros da Educaccedilatildeo tambeacutem refere a necessidade de promoccedilatildeo da educaccedilatildeo

conhecimento investigaccedilatildeo e inovaccedilatildeo como pilares estrateacutegicos fundamentais a um

desenvolvimento econoacutemico sustentaacutevel (Millar e Osborne 1998 Osborne e Dillon 2008

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009)

O relatoacuterio da Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI (Delors et

al 1996) refere a necessidade de um ensino estruturado promotor de interaccedilotildees entre

diferentes vertentes essenciais agrave excelecircncia na educaccedilatildeo nomeadamente ldquoaprender a

conhecer aprender a fazer aprender a viver juntos e aprender a serrdquo No mesmo contexto o

projeto de caracterizaccedilatildeo de um mapa de competecircncias essenciais agrave vivecircncia em sociedade no

seacuteculo XXI levou agrave identificaccedilatildeo das seguintes (a) forma de pensar criatividade reflexatildeo

critica resoluccedilatildeo de problemas e tomada de decisotildees (b) forma de trabalhar comunicaccedilatildeo e

colaboraccedilatildeo (c) ferramentas de trabalho informaccedilatildeo e tecnologia e finalmente (d)

competecircncias societais responsabilizaccedilatildeo pessoal social e carreira profissional (Partnership

for 21st Century Skills 2008)

Em Portugal as poliacuteticas educativas tecircm evidenciado uma preocupaccedilatildeo constante

em promover uma educaccedilatildeo de excelecircncia com reflexos positivos nos resultados em educaccedilatildeo

em avaliaccedilotildees internacionais Disso satildeo exemplo (a) o programa ldquoEducaccedilatildeo 2015rdquo que

pretende reforccedilar o envolvimento das escolas na concretizaccedilatildeo dos compromissos nacionais e

internacionais quanto aos objetivos de excelecircncia na educaccedilatildeo e (b) a organizaccedilatildeo para a

Cooperaccedilatildeo e Desenvolvimento Econoacutemico (OCDE) que refere Portugal como um dos paiacuteses

que tem registado melhorias no desempenho meacutedio a Matemaacutetica Leitura e Ciecircncias No

entanto o relatoacuterio do programa de avaliaccedilatildeo internacional dos estudantes com quinze anos

de idade o ldquoProgramme for International Student Assessmentrdquo (PISA) de 2012 refere um

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 9

decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 10

em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 15

Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 16

os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 17

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 19

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 9

decreacutescimo no desempenho em ciecircncias comparativamente aos dados de 2009

(httpwwwoecdorgpisa) Portugal tambeacutem estaacute envolvido no Quadro Estrateacutegico de

Cooperaccedilatildeo Europeia em mateacuteria de Educaccedilatildeo e Formaccedilatildeo (EF 2020) em que satildeo definidos

objetivos comuns para os sistemas de educaccedilatildeo e formaccedilatildeo europeus no horizonte do ano de

2020 (ldquoH2020rdquo) Uma das prioridades do programa ldquoH2020rdquo eacute caminhar para uma educaccedilatildeo

de excelecircncia e neste sentido enfatiza a importacircncia de construccedilatildeo de pontes entre as

comunidades educativa e cientiacutefica como forma de implementar estrateacutegias ativas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias atribuindo um papel importante ao desenvolvimento

profissional dos professores para atingir a excelecircncia na educaccedilatildeo (wwwgppqfctpth2020)

2- Identificaccedilatildeo de problemas no ensino de ciecircncias Seratildeo necessaacuterias mudanccedilas

A comunidade europeia debate-se com um problema relativo ao progressivo

desinteresse dos jovens pelas disciplinas de ciecircncias (European Comission 2004) e neste

contexto eacute plausiacutevel questionar se a escola estaacute a falhar na forma de comunicar a importacircncia

da ciecircncia e do seu funcionamento e nesse caso eacute pertinente abordar como resolver tais

lacunas

Tem sido a existecircncia de uma ecircnfase excessiva quanto ao aprender a conhecer em

detrimento de outros aspetos igualmente importantes para alcanccedilar um equiliacutebrio estruturado

no ensino de ciecircncias (Delors et al 1996) o que resulta num distanciamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia A geacutenese do desinteresse e afastamento dos jovens relativamente agrave

ciecircncia tem sido correlacionada com os curriacuteculos e as praacuteticas pedagoacutegicas

Os curriacuteculos lecionados natildeo vatildeo como se esperaria ao encontro das realidades

cientiacuteficas influenciando por isso negativamente a real aprendizagem de ciecircncia e criando

nos alunos conceccedilotildees pouco claras e erradas sobre a forma de construccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico Em Portugal os curriacuteculos do ensino secundaacuterio da biologia natildeo privilegiam a

integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na sala de aula em larga medida porque padecem de lacunas

a diferentes niacuteveis nomeadamente (a) forma de conduccedilatildeo das atividades experimentais (b)

ausecircncia de controveacutersia debate e argumentaccedilatildeo (c) deficiente exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas reais (d) ausecircncia da histoacuteria e de aspetos da humanizaccedilatildeo da ciecircncia (e)

pouco ecircnfase dada a conteuacutedos curriculares especiacuteficos como eacute o caso da biologia de plantas

As praacuteticas pedagoacutegicas satildeo na maior parte das vezes essencialmente baseadas em

meacutetodos verbalistas expositivos que visam a transmissatildeo de definiccedilotildees e factos

compartimentalizados sendo os alunos meros recetores do conhecimento devendo memorizar

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 10

em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 11

O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

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CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 10

em detrimento de compreender a origem dos conceitos O excesso de conteuacutedos cientiacuteficos

dos programas curriculares tem sido usado pelos professores como argumento justificativo de

um ensino essencialmente expositivo baseado num conjunto de conclusotildees e de verdades

irrevogaacuteveis que induz nos alunos ideias erroacuteneas de que o conhecimento cientiacutefico eacute

inquestionaacutevel incontroverso e repleto de ldquorespostas uacutenicas e certasrdquo (Davis e Coskie 2009

Seethaler 2005) No entanto este argumento eacute discutiacutevel e faz despoletar uma discussatildeo

virada para as metodologias de ensino de ciecircncias Agraves questotildees curriculares e de praacuteticas

pedagoacutegicas acresce um outro problema relacionado com a reduzida relevacircncia atribuiacuteda agraves

interaccedilotildees entre os diferentes atores professores cientistas e alunos no processo educativo

No seu conjunto todos estes fatores contribuem para um aprofundamento do fosso

entre o ensino de ciecircncias no contexto escolar e as realidades e descobertas cientiacuteficas atuais

associadas aos centros de produccedilatildeo de ciecircncia A uniatildeo europeia reconhece estas fraquezas

associadas ao sistema de ensino e recomenda que os professores dediquem menos tempo agrave

apresentaccedilatildeo didaacutetica de factos isolados em compartimentos disciplinares estanques e que em

vez disso invistam mais na procura de estrateacutegias ativas de ensinoaprendizagem compatiacuteveis

com uma visatildeo mais integrada da ciecircncia a partir de contextos de resoluccedilatildeo de problemas

Assim a real aprendizagem de ciecircncia deveraacute implicar interaccedilotildees cruzadas entre diferentes

disciplinas e entre pessoas com diferentes formaccedilotildees cientiacuteficas

(httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people)

3- Objetivos e Plano de Trabalho

Este trabalho pretende contribuir para uma reflexatildeo sobre como fazer a intersecccedilatildeo

de diferentes estrateacutegias para o ensino da natureza da ciecircncia Assim satildeo definidos os seguintes

objetivos

a) Identificar estrateacutegias promotoras da mudanccedila na forma de ensinar ciecircncia

b) Intersetar praacuteticas e ferramentas utilizadas pelos cientistas num contexto de sala

de aula ao niacutevel do ensino secundaacuterio exemplificando a sua aplicaccedilatildeo no

ensino da divisatildeo celular

c) Discutir o impacto de interaccedilotildees entre professores e cientistas no

ensinoaprendizagem de ciecircncias

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 11

O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 14

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 15

Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 17

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 18

apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 19

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 20

c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 21

exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 23

professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 11

O plano de trabalho delineado envolve diferentes etapas representadas no fluxograma

da Figura 1 O ponto de partida eacute a constataccedilatildeo do desinteresse e afastamento dos jovens

relativamente agrave ciecircncia (Capiacutetulo I) O desenvolvimento deste projeto estaacute assente numa

revisatildeo da literatura quanto a estrateacutegias promotoras da integraccedilatildeo da natureza da ciecircncia na

sala de aula e quanto ao papel que as interaccedilotildees entre professores e cientistas poderatildeo

desempenhar no ensinoaprendizagem de ciecircncias (Capiacutetulo II) O capiacutetulo III refere-se ao

delineamento de ferramentas para recolher e analisar os dados relativos agrave implementaccedilatildeo de

praacuteticas pedagoacutegicas promotoras do ensino da natureza da ciecircncia No capiacutetulo IV procura-se

fazer uma intersecccedilatildeo de diferentes praacuteticas associadas ao funcionamento da ciecircncia real e

aplicaacute-las num contexto de sala de aula especificamente ensinar como ocorre a divisatildeo

celular utilizando como modelo a planta do arroz focando a interaccedilatildeo das plantas com o meio

ambiente Finalmente satildeo feitas consideraccedilotildees finais quanto agrave forma de lidar com as barreiras

agrave implementaccedilatildeo de novas praacuteticas pedagoacutegicas (Capiacutetulo V)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 13

CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 14

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 16

os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 17

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 1- Fluxograma representativo das etapas processuais deste trabalho

Definiccedilatildeo de

Problemas Questotildees

Capiacutetulo I

bullDesinteresseafastamento dos estudantes relativamente agrave ciecircncia

bullCorrelaccedilatildeo com a forma de ensinar ciecircncia

bullNecessidade de implementar mudanccedilas Quais Como

Revisatildeo da literatura

soluccedilotildees propostas

Capiacutetulo II

bull Integrar a natureza da ciecircncia na sala de aula

bull Promover formatos de interaccedilotildees entre professorescientistas

Metodologia

Capiacutetulo III

bull Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

bull Teacutecnicas de recolha e anaacutelise de dados

Implementaccedilatildeo de praacuteticas

11ordmanoensino da Biologia

Capiacutetulo IV

bull Implementaccedilatildeo de estrateacutegias e ferramentas que os cientistas utilizam no processo de construccedilatildeo do conhecimento

Consideraccedilotildees finais

Capiacutetulo V

bull Mudanccedila no ensino de ciecircncias como gerir as barreiras agrave mudanccedila Qual o papel dos professores e cientistas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 13

CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 14

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 15

Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 16

os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 17

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 18

apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 19

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 20

c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 13

CAPIacuteTULO II

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 14

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 15

Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 16

os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 14

CONTRIBUTOS PARA UM ENSINO INSPIRADO NA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias exigem o desenvolvimento de

estrateacutegias de ensino promotoras de ligaccedilotildees de proximidade entre os estudantes e o

funcionamento da ciecircncia real de modo a que os estudantes possam sentir-se como cientistas

A autenticidade da educaccedilatildeo em ciecircncias tem sido correlacionada com a similaridade

relativamente a praacuteticas da comunidade cientiacutefica (Driver et al 1994 Buxton 2006) Os

alunos aprendem mais sobre a natureza do conhecimento cientiacutefico sempre que lhes eacute dada

oportunidade para vivenciar a essecircncia da ciecircncia nomeadamente (a) produccedilatildeo de ideias

originais (b) entusiasmo associado agrave descoberta cientiacutefica (c) construccedilatildeo de argumentos (d)

reflexatildeo critica (e) controveacutersia (Taylor et al 2008 Anthony e Frasier 2009 Sternberg 2006

Duschl et al 2007) Este processo de aproximaccedilatildeo dos jovens ao funcionamento da ciecircncia eacute

facilitado pela participaccedilatildeo dos cientistas no ensino de ciecircncias

1- O que eacute a Natureza da Ciecircncia

A natureza da ciecircncia envolve uma multiplicidade de dimensotildees e por isso tem sido

difiacutecil alcanccedilar um consenso quanto a um conceito de natureza da ciecircncia No entanto talvez

o mais importante natildeo seja ter uma definiccedilatildeo do conceito mas antes procurar enfatizar a

importacircncia da sua aplicabilidade num contexto de sala de aula (Lederman 1999 Bell e

Lederman 2003) O ensino de ciecircncia deveraacute contemplar a aprendizagem da praacutetica da

ciecircncia e do seu funcionamento baseado no questionamento e resoluccedilatildeo problemas (Hodson

1993) A compreensatildeo da processo de produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico engloba

diferentes dimensotildees nomeadamente um conjunto de teorias observaccedilotildees conceitos

evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e interaccedilotildees entre a ciecircncia e sociedade (Bell 2013)

Ziman (2000) refere que a educaccedilatildeo em ciecircncias deveraacute incidir nas seguintes vertentes

subjacentes ao processo de construccedilatildeo da ciecircncia (a) filosoacutefica relativa aos meacutetodos

utilizados pelos cientistas para fazer ciecircncia (b) histoacuterica que contempla a evoluccedilatildeo do

conhecimento cientiacutefico sendo este subjetivo inacabado e transitoacuterio (c) psicoloacutegica

referente agraves caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas que influenciam o modo como fazem

ciecircncia e (d) socioloacutegica interna referente agraves relaccedilotildees entre pares dentro da comunidade

cientiacutefica (Figura 2)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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Figura 2- Como funciona a ciecircncia Multiplicidade de dimensotildees integrantes da Natureza da Ciecircncia Baseado

em Ziman 2000

2- Como ensinar a Natureza da Ciecircncia

A presenccedila da natureza da ciecircncia no contexto de sala de aula tem sido associada agrave

construccedilatildeo de uma imagem mais real e aliciante da ciecircncia na medida em que promove o

envolvimento dos jovens com as ferramentas que os cientistas utilizam no processo de

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico (ONeill e Polman 2004 Osborne et al 2003)

Vaacuterios autores tecircm referido a importacircncia de introduzir aspetos da natureza da

ciecircncia no ensino de ciecircncias (Kruse 2008 Herman 2008 Reiss e Tunnicliffe 2001

Lederman 1992 Lederman e Lederman 2004 McComas 2004) Neste contexto os alunos

do ensino secundaacuterio deveratildeo ser capazes de interiorizar e compreender que (a) o

conhecimento cientiacutefico eacute subjetivo transitoacuterio e inacabado (b) que o cientista natildeo se limita a

observaccedilotildees mas constroacutei hipoacuteteses cuja qualidade eacute proporcional agrave intuiccedilatildeo e imaginaccedilatildeo do

cientista (c) que natildeo existe um meacutetodo cientiacutefico universal isto eacute quando se analisa o

trabalho dos cientistas verifica-se que podem ter usado diferentes meacutetodos (e) que a forma de

fazer ciecircncia eacute suscetiacutevel de ser influenciada pelas caracteriacutesticas psicoloacutegicas dos cientistas e

por fatores externos agrave comunidade cientiacutefica nomeadamente exigecircncias da sociedade (f) que

Psicoloacutegica

Quem fazciecircncia

Socioacutelogica

Interna

Funcionamentoda comunidade

cientiacutefica

Naturezada

Ciecircncia

Histoacuterica

Evoluccedilatildeo do conhecimento

cientiacutefico

Filosoacutefica

Que metoacutedosos cientistas

usam

Socioacutelogica

Externa

Interacccedilotildeescientistas sociedade

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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os modelos cientiacuteficos correspondem a representaccedilotildees daquilo que os cientistas acreditam ser

realidade ou podem ser apenas ferramentas para responder a uma determinada questatildeo

O grande desafio consiste em saber como ensinar a natureza da ciecircncia num

contexto de sala de aula (Osborne et al 2003 Krogh e Nielsen 2013) A integraccedilatildeo de

aspetos da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser feita ao niacutevel do ensino da Biologia inclusive

quando se ensina temas abstratos como eacute caso dos conceitos de material geneacutetico e de

cromossomas (Herman 2008 Lederman e Lederman 2004) A integraccedilatildeo da criatividade

argumentaccedilatildeo reflexatildeo critica abordagem de assuntos controversos desenvolvimento de projetos

de investigaccedilatildeo satildeo exemplos de estrateacutegias de ensino inspiradas na natureza da ciecircncia e que

estatildeo praticamente ausentes no ensinoaprendizagem das ciecircncias induzindo nos alunos

conceccedilotildees erroacuteneas sobre o funcionamento da ciecircncia (Seethaler 2005 Anthony and Frasier

2009)

Os desafios e exigecircncias da educaccedilatildeo em ciecircncias para o futuro satildeo muacuteltiplos e

incluem por exemplo a necessidade de resolver problemas apresentando soluccedilotildees criativas e

inovadoras subjacentes a processos de reflexatildeo critica (Figura 3) A capacidade de comunicar

e de trabalhar cooperativamente satildeo igualmente competecircncias chave agrave vivecircncia na sociedade

atual (www21stcenturyskillsorg) A abordagem destes desafios ao niacutevel da educaccedilatildeo em

ciecircncias exige o envolvimento dos estudantes com o funcionamento da ciecircncia e da

comunidade cientiacutefica por outras palavras deveraacute convergir com a forma de agir e pensar dos

cientistas A matriz de estrateacutegias para a consecuccedilatildeo destes objetivos deveraacute passar por

praacuteticas pedagoacutegicas integradoras de aspetos associados agrave natureza da ciecircncia como a

criatividade argumentaccedilatildeo e controveacutersia cientiacutefica Seraacute tambeacutem importante refletir na

forma como as atividades experimentais satildeo apresentadas na sala de aula procurando

introduzir ferramentas relacionadas com o processo investigativo como por exemplo o

caderno de laboratoacuterio

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 17

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 17

Figura 3- Como Ensinar a Natureza da Ciecircncia Desafios e exigecircncias na educaccedilatildeo em ciecircncias (Baseado em

ldquo21st Century Skills Maprdquo www21stcenturyskillsorg)

21- Integrar a criatividade

A educaccedilatildeo em ciecircncias vigente tende a incidir em factos e teorias estabelecidas

sendo exigido aos alunos que memorizemconhecimentos e definiccedilotildees necessaacuterios agrave realizaccedilatildeo

de testes de avaliaccedilatildeo Este contexto natildeo propicia o desenvolvimento da criatividade nos mais

jovens Em ciecircncia pensar criativamente corresponde agrave produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais (Anthony and Frasier 2009) e envolve uma capacidade sinteacutetica associada agrave

produccedilatildeo de novas ideias e uma capacidade analiacutetica aliada ao pensamento criacutetico e agrave

passagem da teoria agrave praacutetica (Sternberg 2006) A criatividade estaacute intimamente associada agrave

construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico e Einstein considerado um dos maiores cientistas do

seacuteculo XX por exemplo na sua obra ldquoComo vecirc o mundordquo refere que a ldquoimaginaccedilatildeo eacute mais

importante que o conhecimentordquo O ensino da criatividade pressupotildee que os professores

acreditem que a criatividade e inovaccedilatildeo satildeo competecircncias decisivas para o futuro profissional

dos seus alunos O delineamento de estrateacutegias de ensino para estimular o desenvolvimento da

criatividade representa um desafio para os professores Anthony e Frasier (2009) referem um

conjunto de atividades promotoras de uma disposiccedilatildeo positiva para a criatividade Estes

autores consideram por exemplo a elaboraccedilatildeo de biografias de cientistas e o desenvolvimento

de projetos como estrateacutegias particularmente facilitadoras da criatividade pois permitem o

envolvimento pessoal na realizaccedilatildeo de accedilotildees concretas resoluccedilatildeo de problemas e

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 18

apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 19

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 20

c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 24

integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 18

apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees Do mesmo modo a introduccedilatildeo de factos invulgares mas

verdadeirospor exemplo ldquochuvas de sapos satildeo historicamente reportadasrdquo pode estimular o

pensamento reflexivo atraveacutes de atividades de discussatildeo na sala de aula sobre a plausibilidade

do facto (Anthony e Frasier 2009)

22- Integrar a argumentaccedilatildeo cientiacutefica

A argumentaccedilatildeo tem sido descrita como a linguagem da ciecircncia na medida em que os

cientistas utilizam a argumentaccedilatildeo para discutir perspetivas e interpretaccedilotildees sobre dados

cientiacuteficos (Tippett 2009 Duschl e Osborne 2002 Osborne et al 2001 2004) A capacidade

dos estudantes se envolverem em processos de argumentaccedilatildeo cientiacutefica tem sido associada a

um indicador de literacia cientiacutefica (Driver et al 2000 Kuhn 1993) Muito embora a

argumentaccedilatildeo cientiacutefica seja uma ferramenta importante no ensinoaprendizagem de ciecircncia

os alunos raramente tecircm oportunidade de se envolver em debates promotores de

argumentaccedilatildeo cientiacutefica (Newton et al 1999 Sampson e Clark 2008) A ausecircncia de

argumentaccedilatildeo no ensino de ciecircncias eacute explicada por um lado pela dificuldade de

implementaccedilatildeo do processo pelos professores e por outro pela proacutepria resistecircncia dos

estudantes em criticar ideias e apresentarem propostas divergentes para a explicaccedilatildeo de um

mesmo resultado (Osborne et al 2001 2004)

Essencial agrave implementaccedilatildeo da argumentaccedilatildeo cientiacutefica no contexto de sala de aula eacute

fornecer aos alunos um conjunto de regras elementares subjacentes ao processo

nomeadamente informando-os de que as criticas se referem a ideias e natildeo a pessoas agrave

valorizaccedilatildeo de todas as contribuiccedilotildees para chegar agrave melhor decisatildeo sem eleger argumentos

ganhadores e perdedores (Driver et al 2000 Osborne et al 2001) O trabalho em grupo tem

sido amplamente utilizado como estrateacutegia para amenizar as dificuldades ao niacutevel da

capacidade argumentativa (Sampson e Clark 2008) Estes autores observaram que quando os

estudantes trabalham em grupo produzem mais e melhores argumentos em comparaccedilatildeo com o

trabalho individual atribuindo um papel importante do trabalho de grupo na produccedilatildeo de

argumentos Neste sentido o trabalho em grupo pode trazer maior eficaacutecia quanto agrave

compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo pelos vaacuterios elementos do grupo induzindo maior qualidade na

argumentaccedilatildeo produzida (Sampson e Clark 2008)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 19

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 20

c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 19

23- Integrar a controveacutersia cientiacutefica

Os assuntos controversos envolvem juiacutezos de valor e satildeo considerados importantes por

um nuacutemero apreciaacutevel de pessoas sendo de impossiacutevel resoluccedilatildeo com base em factos

evidecircncias ou experimentaccedilatildeo (Wellington 1986) A ciecircncia eacute uma fonte de assuntos

controversos Na aacuterea da Biologia existem vaacuterios assuntos controversos como por exemplo

as questotildees em torno dos alimentos transgeacutenicos utilizaccedilatildeo de ceacutelulas estaminais em

investigaccedilatildeo testes geneacuteticos clonagem (Brickman et al 2008) Os Europeus tecircm vindo a

manifestar preocupaccedilotildees e interesse quanto agrave utilizaccedilatildeo de organismos geneticamente

modificados na agricultura (European Comission 2005) O tema dos alimentos transgeacutenicos eacute

gerador de inuacutemeras questotildees envolvendo conceitos cientiacuteficos multidisciplinares que

possibilitam a integraccedilatildeo de competecircncias de argumentaccedilatildeo (Seethaler 2005) Permite por

exemplo uma abordagem integrada de preocupaccedilotildees de natureza ecoloacutegica e de sauacutede humana

quando se interroga se a ingestatildeo de alimentos geneticamente modificados causam ou natildeo

reaccedilotildees aleacutergicas (Seethaler 2005)

O recurso agrave utilizaccedilatildeo da controveacutersia no ensinoaprendizagem de ciecircncia requer um

investimento grande dos professores no planeamento da atividade a realizar e esta seraacute

certamente uma das razotildees que explica a reduzida relevacircncia atribuiacuteda a assuntos

controversos na sala de aula e tambeacutem o facto de os alunos tenderem a considerar o

conhecimento cientiacutefico como sendo incontroverso (Driver et al 1994)

A praacutetica da controveacutersia estruturada eacute uma metodologia particularmente uacutetil perante

ldquocasos reais de estudordquo implicando a recolha de informaccedilatildeo sobre diferentes pontos de vista

associados ao tema controverso enfatizando a comunicaccedilatildeo entre os diferentes elementos do

grupo de trabalho (Herreid 1996 Johnson e Johnson 1998 Watters 1996) A controveacutersia

estruturada tira partido de pontos fortes do debate convencional mas destaca-se tambeacutem pela

relevacircncia atribuiacuteda ao trabalho colaborativo de diferentes grupos no sentido de alcanccedilar

consensos Neste sentido eacute uma teacutecnica menos competitiva comparativamente ao debate

tradicional jaacute que o objetivo natildeo eacute perder ou ganhar mas antes obter compromissos De acordo

com Waters (1996) as vaacuterias etapas da controveacutersia estruturada passam pelos seguintes

procedimentos

a Definiccedilatildeo do tema pelo professor

b Trabalho individual de pesquisa de literatura que deveraacute implicar dois

relatoacuterios um relativo aos argumentos proacutes e outro aos argumentos contra

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 20

c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 21

exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 23

professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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c Formaccedilatildeo de grupos sendo que metade dos grupos iraacute assumir os argumentos

proacutes e a outra metade os argumentos contra cabendo a cada grupo a tarefa de

selecionar os trecircs melhores argumentos

d O professor elege um dos grupos para defender o primeiro argumento

apresentando evidecircncias

e O outro grupo deveraacute comentar e rebater o argumento apresentado

Este processo deveraacute ser repetido para cada um dos argumentos No final os grupos opostos

independentemente das posiccedilotildees defendidas deveratildeo ser capazes de convergir para uma

declaraccedilatildeo de compromisso sobre o tema em anaacutelise

24- Repensar a implementaccedilatildeo de atividades experimentais na sala de aula

Os documentos oficiais relativos agraves orientaccedilotildees curriculares para o ensino de ciecircncias

referem a valorizaccedilatildeo das atividades experimentais como forma de privilegiar conhecimentos

atitudes e capacidades Neste contexto Hodson (1990 1993) refere muacuteltiplas potencialidades

do trabalho experimental nomeadamente ao niacutevel de aspetos motivacionais minuacutecia na

manipulaccedilatildeo de materiais consolidaccedilatildeo de conceitos cientiacuteficos e familiarizaccedilatildeo com a

vivecircncia da ciecircncia As atividades experimentais podem ser uma ferramenta importante para o

desenvolvimento de competecircncias investigativas ao envolver os estudantes na resoluccedilatildeo de

problemas (Leite 2001) Permitem tambeacutem enfatizar aspetos da natureza da ciecircncia

nomeadamente que a ciecircncia se alimenta permanentemente de questotildees que natildeo existem

respostas certas ou erradas (David e Coskie 2009) e que mesmo os cientistas obtecircm

resultados discrepantes relativamente a uma mesma questatildeo (Cervetti 2009)

Eacute importante questionar se a forma corrente de utilizar as atividades experimentais

na sala de aula reflete o funcionamento da ciecircncia Na verdade o modelo tradicional eacute

essencialmente baseado na utilizaccedilatildeo de protocolos copiados dos manuais escolares que os

alunos deveratildeo executar ponto por ponto um ldquoprotocolo experimentalrdquo no sentido de obter um

resultado denominado como ldquocertordquo ldquoerradordquo ou ldquoesperadordquo sem haver uma reflexatildeo sobre o

ldquoporquecircrdquo de cada etapa do procedimento (Pedrosa 2001 Davis e Coskie 2009) Esta forma

de utilizar as atividades experimentais na sala de aula natildeo reflete de todo a natureza da ciecircncia

nem retrata a forma como um cientista pensa e trabalha levando os alunos a considerar que o

processo cientiacutefico eacute desprovido de complexidade duacutevidas e controveacutersias (Davis e Coskie

2009) O modelo de atividades experimentais na sala de aula deveraacute retratar o mais possiacutevel a

forma real de fazer ciecircncia envolvendo os alunos com situaccedilotildees problemaacuteticas reais que

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exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

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3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

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professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 21

exijam o desenho de um percurso investigativo incluindo a formulaccedilatildeo de questotildees hipoacuteteses

a reflexatildeo sobre o material e metodologias de experimentaccedilatildeo anaacutelise e interpretaccedilatildeo de

resultados aproximando-se tanto quanto possiacutevel do modo como eacute realizado nas instituiccedilotildees

associadas agrave produccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico (Leite 2001 Allen e Tanner 2003)

25- Promover a familiarizaccedilatildeo com o caderno de laboratoacuterio

O caderno de laboratoacuterio representa um contributo importante para o ensino da

natureza da ciecircncia Associado agraves atividades experimentais surge como uma ferramenta

essencial ao envolvimento dos alunos com a praacutetica da ciecircncia Permite desenvolver

competecircncias a diferentes niacuteveis nomeadamente escrita cientiacutefica autonomia disciplina

rigor pensar criticamente sobre os meacutetodos e teacutecnicas utilizadas registar resultados diferentes

para uma mesma experiecircncia ilustrando a dificuldade na reprodutibilidade de resultados em

ciecircncia competecircncias (Edelson 1997 Loper e Baker 2009 Roberson e Lankford 2010) A

utilizaccedilatildeo do caderno de laboratoacuterio na sala de aula salienta a dinacircmica do processo

investigativo pois permite demonstrar que natildeo haacute resultados certos ou errados sendo o erro

encarado como uma oportunidade de reflexatildeo (Davis e Coskie 2009) Roberson e Lankford

(2010) apontam algumas estrateacutegias facilitadoras para pocircr em praacutetica o uso do caderno de

laboratoacuterio na sala de aula por exemplo convidar um cientista para mostrar e explicar na sala

de aula como constroacutei o seu caderno de laboratoacuterio ou dando o exemplo de que em caso de

fogo a prioridade deveraacute ser proteger o caderno de laboratoacuterio

A utilizaccedilatildeo dos cadernos de laboratoacuterio poderaacute tambeacutem permitir explorar conceitos

como o trabalho de revisatildeo por pares (ldquopeer reviewrdquo) e desenvolver processos de anaacutelise

criacutetica entre estudantes se houver troca dos cadernos de laboratoacuterio A implementaccedilatildeo do

processo de revisatildeo por pares na sala de aula pode trazer benefiacutecios ao niacutevel da escrita

cientiacutefica e da capacidade de lidar com a avaliaccedilatildeo criacutetica dos colegas instituindo dessa

forma uma maior responsabilizaccedilatildeo quanto a opiniotildees fundamentadas sobre o trabalho dos

colegas (Chisholm 1991) No entanto a imaturidade de grande parte dos jovens que

frequentam o ensino secundaacuterio poderaacute ser uma barreira agrave implementaccedilatildeo desta praacutetica no

contexto de sala de aula visto que os alunos natildeo estatildeo familiarizados com o exerciacutecio de

criticar o trabalho dos colegas e de serem eles proacuteprios alvo de criacuteticas o que pode gerar

algum desconforto

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 23

professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

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careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 22

3- Interaccedilotildees professorescientistas um contributo para o ensino da natureza da

ciecircncia

As interaccedilotildees entre cientistas e professores tecircm sido associadas a benefiacutecios para o

ensinoaprendizagem de ciecircncias (Lakin e Wellington 1994 Caton et al 2000 Dolan 2006

Tomanek 2005) A participaccedilatildeo de cientistas no ensino de ciecircncias permite aos estudantes a

aquisiccedilatildeo de perceccedilotildees mais reais do funcionamento da ciecircncia derrubando potenciais

conceccedilotildees estereotipadas dos cientistas (Driver et al 1996 Thomas e McDuffie 2001) sendo

um fator modelador de futuros cientistas (OacuteNeill and Polman 2004)

31- Perceccedilatildeo dos professores cientistas e estudantes

A referecircncia a interaccedilotildees entre cientistas e professores carece em primeiro lugar de

uma reflexatildeo sobre a forma como ambas as partes percecionam os objetivos delineados para a

educaccedilatildeo em ciecircncias e a forma como eacute a ciecircncia eacute ensinada Os cientistas tendem a

evidenciar uma perspetiva negativa quanto agrave qualidade do ensino de ciecircncias muito embora

natildeo seja claro como constroem essas perceccedilotildees (Druger e Allen 1998) Um estudo baseado

no meacutetodo de entrevistas a cientistas de vaacuterias aacutereas e a professores do ensino secundaacuterio

ilustrou a preocupaccedilatildeo dos cientistas quanto agrave variabilidade na qualidade de ensino de

recursos disponiacuteveis e da preparaccedilatildeo cientiacutefica dos professores (Taylor et al 2008) Em

concreto 40 dos cientistas referiram que os professores deveriam aprofundar

conhecimentos quanto ao processo de investigaccedilatildeo cientiacutefica nomeadamente quanto agrave forma

de conduzir as atividades experimentais Este estudo tambeacutem refere alguns aspetos

consensuais entre cientistas e professores quanto agrave importacircncia dos alunos vivenciarem o

entusiasmo que as descobertas cientiacuteficas envolvem a produccedilatildeo de ideias verdadeiramente

originais e reflexatildeo critica como estrateacutegias promotoras do interesse dos jovens pela ciecircncia

(Taylor et al 2008) As dificuldades dos professores quanto agrave compreensatildeo da ciecircncia como

um processo de produccedilatildeo de conhecimento tecircm sido referidas como um obstaacuteculo agrave

transposiccedilatildeo de praacuteticas do funcionamento da ciecircncia real para o contexto de sala de aula

(Lederman 1999 1992 2004 Abd-El-Khalick e Lederman 2000 Taylor et al 2008) Uma

questatildeo pertinente eacute se existe uma correlaccedilatildeo entre a compreensatildeo da natureza da ciecircncia

pelos professores e as suas praacuteticas pedagoacutegicas (Brickhouse 1990 Lederman 1999) Neste

contexto Lederman (1999) mostrou que as perceccedilotildees dos estudantes relativamente ao

funcionamento da ciecircncia natildeo satildeo diretamente proporcionais ao grau de conhecimento dos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 23

professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 24

integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 30

2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 23

professores relativamente aos aspetos da natureza da ciecircncia Estes resultados ilustram bem

que natildeo eacute suficiente que os professores compreendam a natureza da ciecircncia sendo antes

preciso saber como explicitar a natureza da ciecircncia

32- Benefiacutecios das interaccedilotildees cientistasprofessoresestudantes

O sucesso das interaccedilotildees entre cientistas e professores eacute largamente influenciado

pelos benefiacutecios que as partes envolvidas possam usufruir A Figura 4 ilustra a importacircncia da

intersecccedilatildeo entre diferentes atores no processo de ensinoaprendizagem de ciecircncias

nomeadamente os professores que ensinam ciecircncia os estudantes que aprendem ciecircncia e os

cientistas que fazem ciecircncia com benefiacutecios para todas as partes envolvidas Os cientistas

ganham competecircncias em comunicaccedilatildeo inspiraccedilatildeo e reflexatildeo criacutetica a partir das questotildees dos

alunos e alargam o impacto da sua investigaccedilatildeo (Tanner 2004 Chin e Osborne 2004 2008)

Do lado dos professores os ganhos poderatildeo relacionar-se com o seu desenvolvimento

profissional atualizaccedilatildeo cientiacutefica facilitaccedilatildeo do acesso a equipamento material bioloacutegico e

artigos cientiacuteficos geralmente de difiacutecil acesso na escola (Drayton e Falk 2006) Finalmente

os estudantes ganham uma perceccedilatildeo mais real dos cientistas e do que eacute fazer ciecircncia

Eacute consensual considerar que a comunicaccedilatildeo entre cientistasprofessores e alunos

confere uma nova dimensatildeo agrave forma de ensinar ciecircncia no entanto na maioria das vezes as

modalidades de interaccedilotildees satildeo essencialmente de curta duraccedilatildeo referindo-se por exemplo agrave

ida pontual de investigadores agrave sala de aula ou da visita de alunos ao laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo O impacto destas interaccedilotildees na perceccedilatildeo e interesse dos jovens pela ciecircncia e na

real aprendizagem de ciecircncia carece de uma avaliaccedilatildeo fundamentada

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas poderaacute

induzir novas formas de ensinar ciecircncia com impactos positivos no ensino aprendizagem de

ciecircncia Na Figura 5 satildeo indicadas diferentes modalidades promotoras de interaccedilotildees de longa

duraccedilatildeo entre professores e cientistas A implementaccedilatildeo de plataformas de comunicaccedilatildeo via

e-mail bem como a integraccedilatildeo de professores na rotina do trabalho de investigaccedilatildeo e do

funcionamento da comunidade cientiacutefica podem gerar uma nova dinacircmica na forma de

ensinar ciecircncia Paralelamente os cientistas tambeacutem poderatildeo integrar a comunidade escolar

envolvendo-se em atividades que dominam por exemplo na elaboraccedilatildeo de projetos

angariadores de financiamento para a escola e na tutoria cientiacutefica dos professores A

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 24

integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 26

PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 45

Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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integraccedilatildeo de doutorados no ensino eacute tambeacutem apontada como uma estrateacutegia inovadora com

potencialidades uacutenicas no ensino de ciecircncia que satildeo discutidas no ponto 33

A implementaccedilatildeo de iniciativas promotoras do diaacutelogo entre cientistas e professores

constitui um importante contributo no ensino de ciecircncias Por exemplo no Reino Unido existe

um programa intitulado ldquoteachersscientists networkrdquo que prevecirc a ida de cientistas agrave sala de

aula Estes discutem com os alunos a ciecircncia que produzem a rotina do laboratoacuterio o que

fazem como trabalham que meacutetodos utilizam e como satildeo avaliados O projeto Europeu

ldquoVolvoxrdquo eacute outro exemplo concreto de interaccedilotildees entre professores cientistas especialistas

em educaccedilatildeo e comunicadores de ciecircncia O objetivo deste projeto consiste em produzir

recursos educativos com a garantia do rigor cientiacutefico assegurado pelo envolvimento dos

cientistas Posteriormente estes recursos satildeo disseminados entre os professores que os

poderatildeo utilizar no contexto de ensino de conteuacutedos cientiacuteficos especiacuteficos

(httpwwweurovolvoxorg) O laboratoacuterio europeu para as ciecircncias bioloacutegicas (ELLS

ldquoEuropean Laboratory for Life Sciencesrdquo) tambeacutem estaacute envolvido no estabelecimento de

conexotildees entre os professores do ensino secundaacuterio e os cientistas Neste caso os professores

integram o laboratoacuterio de investigaccedilatildeo tendo a oportunidade de trabalhar com os cientistas em

teacutecnicas de Biologia Molecular (ELLS wwwemblorgells) A ideia subjacente a estes

projetos eacute de que atuando ao niacutevel dos professores satildeo expectaacuteveis mudanccedilas na forma de

ensinar ciecircncia com efeitos positivos no interesse dos jovens pela aprendizagem de ciecircncia

Em Portugal o programa ldquoEscolher Ciecircncia Da Escola agrave Universidaderdquo inserido no

ldquoCiecircncia Vivardquo tem como objetivo promover a aproximaccedilatildeo entre os alunos do ensino

secundaacuterio e superior perspetivando um incentivo ao prosseguimento de estudos em aacutereas

cientiacuteficas e tecnoloacutegicas (httpwwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos) Abrange

vaacuterios projetos de trabalho como por exemplo o projeto ldquoAfinal o que eacute a ciecircnciardquo que

envolve a interaccedilatildeo entre diferentes centros de investigaccedilatildeo da Faculdade de Ciecircncias de

Lisboa nomeadamente da filosofia das ciecircncias biologia marinha citogeneacutetica bioimagem e

bioestatiacutestica que procura criar laccedilos de aproximaccedilatildeo entre os estudantes de uma escola

secundaacuteria ao questionamento e reflexatildeo critica sobre o que eacute a ciecircncia (httpciencia13-

14fculpt)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 25

33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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33- Integraccedilatildeo de doutorados no ensino baacutesico e secundaacuterio de ciecircncias

Os cientistas poderatildeo transmitir o entusiasmo pela ciecircncia e o saber acumulado da

praacutetica da investigaccedilatildeo cientiacutefica e do funcionamento da ciecircncia real constituindo um modelo

de inspiraccedilatildeo e motivaccedilatildeo para o prosseguimento de estudos em aacutereas cientiacuteficas Eacute pertinente

refletir ateacute que ponto os cientistas tecircm efetivamente disponibilidade e condiccedilotildees para se

envolverem no ensino de ciecircncias e em que modalidades o desejam fazer Muitos cientistas

deparam-se com o dilema de pretenderem aprofundar as interaccedilotildees com os professores e os

estudantes mas debatem-se com constrangimentos relacionados com a falta de tempo e

tambeacutem com o facto das suas contribuiccedilotildees no ensino de ciecircncias natildeo serem valorizadas na

sua avaliaccedilatildeo

O sistema de ensino ganharia muito em abrir a porta agrave contrataccedilatildeo de cientistas que

adquirindo a formaccedilatildeo pedagoacutegica legalmente exigida para a lecionaccedilatildeo pretendessem

enveredar por uma carreira no ensino Os cientistas ao deixarem a bancada para se tornarem

professores trazem natildeo soacute conhecimentos cientiacuteficos especiacuteficos mas tambeacutem a vivecircncia do

funcionamento da ciecircncia A sua experiecircncia profissional como cientistas iraacute decerto refletir-

se na forma de ensinar ciecircncia A revista ldquoSciencerdquo dedicou uma seacuterie de artigos aos motivos

que levam os cientistas a querer trocar a bancada de laboratoacuterio pela sala de aula (Mervis

2000) Os cientistas manifestam o seu desencorajamento pela falta de emprego cientiacutefico

permanente e pela enorme pressatildeo suscitada pelas avaliaccedilotildees e necessidade de publicar

regularmente artigos em revistas com elevado fator de impacto Outros referem motivaccedilotildees

genuiacutenas de querer levar aos mais jovens o seu entusiasmo pela ciecircncia

No sistema cientiacutefico portuguecircs constata-se que natildeo haacute capacidade de absorver os

doutorados conduzindo-os para um sistema de bolsas sucessivas de investigaccedilatildeo sem

perspetivas de uma carreira com alguma estabilidade A necessidade de selecionar bons

professores aliada agrave falta de emprego cientiacutefico para os doutorados deveria ser uma forccedila

motriz para equacionar a possibilidade dos cientistas integrarem o sistema de ensino Esta

posiccedilatildeo tem vindo a ser adotada nos Estados Unidos como forma de responder a dois

problemas como sejam a falta de professores e o excesso de doutorados com uma uacutenica

soluccedilatildeo de recrutamento de cientistas para o sistema de ensino (Schiermeier 2010)

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

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wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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PROFESSORES amp CIENTISTAS

Confianccedila entusiasmo

Alargar o impacto do projecto de investigaccedilatildeo

Inspiraccedilatildeo das questotildees dos estudantes e reflexatildeo

critica

Benefiacutecios muacutetuos

cientistasprofessores

- competecircncias comunicacionais

- confianccedila entusiasmo

- inspiraccedilatildeo e reflexatildeo

- alargar o impacto do projeto de investigaccedilatildeo

estudantes

- Envolvimento com a natureza da ciecircncia

- Perceccedilotildees reais da ciecircncia e dos cientistas

Figura 4- Benefiacutecios da interseccedilatildeo entre os diferentes atores na educaccedilatildeo no ensinoaprendizagem de ciecircncias

Cientistas

FAZER CIEcircNCIA

Estudantes

APRENDER CIEcircNCIA

Professores

ENSINAR CIEcircNCIA

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 5 - Modalidades propostas para o estabelecimento de interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e

cientistas

Interaccedilotildeeslongo prazo

Professores

e cientistas

Tutoria

Delineamentoexperimental

Actualizaccedilatildeocientiacutefica

Integraccedilatildeo de doutorados no

ensino

Integraccedilatildeo de professores

nos centros de investigaccedilatildeo

Plataformasde

comunicaccedilatildeo

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO III

METODOLOGIA

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METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

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wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 29

METODOLOGIA

1- Plano de investigaccedilatildeo de desenvolvimento de projeto

A metodologia adotada neste trabalho eacute de natureza investigativa de

desenvolvimento de projetos (ldquoDesign-Based Researchrdquo) Trata-se de uma metodologia de

investigaccedilatildeo que procura melhorar as praacuteticas educativas existentes bem como propor novas

praacuteticas pedagoacutegicas atraveacutes da resoluccedilatildeo de problemas reais envolvendo interaccedilotildees entre

investigadores e professores (Anderson e Shattuck 2012 The Design-Based Research

Collective 2003) A especificidade desta metodologia relaciona-se com algumas

caracteriacutesticas referenciadas por Wang e Hannafin (2005) nomeadamente o facto de ser uma

metodologia (a) pragmaacutetica uma vez que o enfoque reside em aspetos praacuteticos do processo de

ensino e aprendizagem (b) realizada em contextos reais (c) interativa porque envolve o

cruzamento entre diferentes atores do processo educativo (d) dinacircmica porque funciona como

um sistema de feedback que se auto regula com base em inputs recolhidos ao longo das

diferentes etapas do processo e (e) integrativa na medida em que assenta em muacuteltiplos

meacutetodos de recolha de dados incluindo observaccedilotildees inqueacuteritos e registos escritos

A metodologia geral de desenvolvimento do projeto envolveu as seguintes fases

(a) Contextualizaccedilatildeo e definiccedilatildeo do problema o progressivo desinteresse e

afastamento dos jovens pela ciecircncia estaacute presumivelmente associado agrave forma de

ensinar ciecircncia Este problema exige uma reflexatildeo sobre o estado do ensino da

ciecircncia e de ldquocomo ensinar a natureza da ciecircnciardquo

(b) Revisatildeo da literatura visa a compilaccedilatildeo de informaccedilatildeo conducente agraves diferentes

formas de abordar o problema

(c) Investigaccedilatildeo relativa agrave implementaccedilatildeo de estrateacutegias ativas de

ensinoaprendizagem baseadas em ferramentas que os cientistas utilizam no

processo de construccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico

(d) Reflexatildeo e interpretaccedilatildeo de resultados perspetivando investigaccedilotildees futuras sobre

novas praacuteticas pedagoacutegicas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 40

observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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2- Delineamento de estrateacutegias e recursos educativos para integrar a natureza da

ciecircncia no ensino da divisatildeo celular

Todos os organismos vivos interagem com o meio ambiente lidando constantemente

com muacuteltiplas condiccedilotildees adversas O conceito de cromossoma e a sua dinacircmica funcional e

estrutural ao longo do processo de divisatildeo celular constituem temas abstratos de difiacutecil

compreensatildeo pelos alunos Neste sentido as estrateacutegias de ensino delineadas satildeo diversas e

visam explicitar a natureza da ciecircncia (Tabela 1) O ponto de partida para despoletar

diferentes etapas conducentes agrave construccedilatildeo de conhecimento cientiacutefico sobre a divisatildeo celular

corresponde agrave introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real nomeadamente o fato da planta de

arroz ser particularmente sensiacutevel a condiccedilotildees ambientais adversas o que gera impactos

negativos na produtividade e consequentemente na economia e sociedade

Tabela 1- Multiplicidade de estrateacutegias e recursos para integrar a natureza da ciecircncia no ensino da divisatildeo

celular

Orientaccedilotildees

gerais do curriacuteculo

Estrateacutegias metodoloacutegicas Recursosmateriais

Explorar relaccedilotildees entre Ciecircncia

Tecnologia e Sociedade

Promover a identificaccedilatildeo

exploraccedilatildeo de situaccedilotildees

problemaacuteticas abertas

Valorizar a realizaccedilatildeo de

atividades praacuteticas

Centrar o processo de

ensinoaprendizagem nos alunos

Integrar a construccedilatildeo do

conhecimento

Integrar a avaliaccedilatildeo nos processos

de ensino e aprendizagem

Problema real relaccedilatildeo entre

alteraccedilotildees climaacuteticas stresses

ambientais e produtividade de

arroz

Questionamento hipoacuteteses

discussatildeo planeamento e

execuccedilatildeo experimental

Construccedilatildeo de modelos e

representaccedilatildeo da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo durante a meiose

Comunicar ciecircncia na sala de aula

ldquopeer reviewrdquo na sala de aula

Mapas e dados estatiacutesticos sobre

as alteraccedilotildees climaacuteticas em curso

e produccedilatildeo de arroz em Portugal

Plantas de arroz (Oryza sativa)

desenvolvidas em condiccedilotildees

controlo versus stress

Plasticinas e cartolinas

ldquoEsparguetes da piscinardquo

Posters

Artigos cientiacuteficos

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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3- Caracterizaccedilatildeo da amostra e teacutecnicas de recolha de dados

Os dados obtidos neste estudo resultam do trabalho realizado durante a praacutetica letiva

em trecircs aulas de 90 minutos cada com uma 24 alunos na disciplina de Biologia do 11ordm ano da

Escola Secundaacuteria de Odivelas

O plano metodoloacutegico envolveu a utilizaccedilatildeo de vaacuterios instrumentos para recolha de

dados nomeadamente a elaboraccedilatildeo de um inqueacuterito com o objetivo de perceber as conceccedilotildees

dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas (Anexo I) Foram elaborados vaacuterios documentos

de apoio agraves estrateacutegias de ensino utilizadas nomeadamente um guia de apoio agrave anaacutelise de

artigos cientiacuteficos (Tabela 2) uma proposta de organizaccedilatildeo estrutural para a execuccedilatildeo de um

poster cientiacutefico (Figura 6) e de um resumo para submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso passiacutevel

de ser realizado em contexto de sala de aula (Figura 7) Procurou-se tambeacutem recolher registos

escritos pelos estudantes com a finalidade de analisar as suas opiniotildees quanto agraves estrateacutegias de

ensino implementadas na sala de aula e respectivo impacto nas aprendizagens realizadas pelos

alunos A observaccedilatildeo dos alunos durante a realizaccedilatildeo das atividades laboratoriais natildeo

implicou qualquer instrumento formal de recolha e registo de dados sendo a anaacutelise destes

aspetos essencialmente de natureza qualitativa

Instrumentos utilizados na recolha de dados

Inqueacuterito A primeira abordagem consistiu em perceber que ideias tecircm os alunos sobre a

ciecircncia nomeadamente Quem satildeo os cientistas O que fazem Como trabalham Que

meacutetodos utilizam Como comunicam Como funciona a comunidade cientiacutefica Neste

contexto foi elaborado um inqueacuterito a que os estudantes responderam num periacuteodo de quinze

minutos (Anexo I)

Material de apoio das aulas As tarefas propostas aos alunos foram apoiadas pelos seguintes

materiais Guia de anaacutelise de um artigo cientiacutefico (Tabela 2) Exemplo da organizaccedilatildeo

estrutural de um poster cientiacutefico (Figura 6) Exemplo da estrutura de um resumo para

submissatildeo a um ldquomicrordquo congresso a realizar em contexto de sala de aula (Figura 7)

Questionaacuterios e registos escritos produzidos pelos alunos Foi produzida uma grelha

coadjuvante da avaliaccedilatildeo de posters a realizar pelos diferentes grupos de trabalho (Tabela 3)

No final foi solicitado aos alunos a avaliaccedilatildeo da realizaccedilatildeo desta atividade respondendo agraves

questotildees referidas na Tabela 4

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Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 32

Tabela 2- Guiatildeo de anaacutelise de um artigo cientiacutefico

Guia de leitura de um artigo cientiacutefico O que lecircs

Qual a perguntaproblema a que os autores tentam responder

Que questotildees satildeo abordadas

Qual a abordagem experimental agrave questatildeo (ou questotildees)

Como satildeo apresentados os resultados Na forma de figuras tabelas etc

O que se pretende mostrar com uma dada figura

Como se interpreta um dado graacutefico

Foram feitos controlos Quais

O artigo levanta novas questotildees

Reflexatildeo criacutetica a questatildeo inicial do artigo eacute devidamente respondida

Satildeo produzidas novas questotildees de investigaccedilatildeo

Tabela 3- Grelha de avaliaccedilatildeo dos posters

Grelha de criteacuterios de avaliaccedilatildeo do posters O que vecircs

Qual a primeira coisa que vecircs no poster

O tiacutetulo eacute claro apelativo legiacutevel Indicaccedilatildeo do nome dos autores

O poster apresenta muito texto pouco texto ou texto suficiente

Qualidade do texto a linguagem eacute cientiacutefica sinteacutetica rigorosa legiacutevel e sem

informaccedilatildeo supeacuterflua

Organizaccedilatildeo geral do poster eacute legiacutevel Tem uma sequecircncia loacutegica

Satildeo utilizadas figuras eou esquemas Satildeo faacuteceis de perceber

Estatildeo bem integradas no contexto Estatildeo devidamente legendadas

Satildeo indicadas referecircncias bibliograacuteficas

Tabela 4- Questionaacuterio de avaliaccedilatildeo quanto agrave relevacircncia de posters cientiacuteficos no ensinoaprendizagem de

ciecircncia

Avaliaccedilatildeo da atividade de execuccedilatildeo de posters O que pensas

O tema do poster suscitou interesse

A apresentaccedilatildeo do trabalho sob a forma de poster foi uacutetil Porquecirc

Preferias apresentar o trabalho sob a forma de relatoacuterio

O material de apoio foi suficiente

Consideras que a apresentaccedilatildeo oral do poster eacute importante Porquecirc

Reflete sobre o teu desempenho na apresentaccedilatildeo oral Sentiste dificuldades

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 6- Proposta organizacional de um

poster cientiacutefico

Figura 7- Proposta organizacional de um resumo a

submeter num congresso cientiacutefico

Tiacutetulo

Autores

RESUMO

RESUMO

Contextualizaccedilatildeo

Questatildeoproblemaobjetivo (s)

Resultados (figuras graacuteficos tabelas)

Discussatildeoconclusotildees

TIacuteTULO

INTRODUCcedilAcircO

MATERIAIS

MEacuteTODOS

RESULTADOS

CONCLUSOtildeES

PERSPETIVAS FUTURAS

REFEREcircNCIAS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 36

Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 38

22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 39

de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CAPIacuteTULO IV

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO

INTEGRADORAS DA NATUREZA DA CIEcircNCIA

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IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 35

IMPLEMENTACcedilAtildeO DE ESTRATEacuteGIAS DE ENSINO INTEGRADORAS DA

NATUREZA DA CIEcircNCIA

Este capiacutetulo refere-se agrave implementaccedilatildeo num contexto de sala de aula de estrateacutegias

de ensino delineadas no Capiacutetulo III (Tabela 1) com o objetivo de explicitar alguns aspetos da

natureza da ciecircncia mencionados ao longo do Capiacutetulo II e de aproximar os dos estudantes do

funcionamento da ciecircncia

1- Perceccedilatildeo dos estudantes sobre a ciecircncia e os cientistas

Os estudantes tendem a ter conceccedilotildees estereotipadas sobre os cientistas e no seu

imaginaacuterio tecircm interesses pensamentos e modos de vida peculiares sendo diferentes das

pessoas que integram o seu quotidiano (Thomas and McDuffie 2001)

Este capiacutetulo eacute iniciado com um inqueacuterito dirigido agrave turma em estudo visando

diagnosticar a perceccedilatildeo dos estudantes sobre o funcionamento da ciecircncia e os cientistas por

exemplo quem satildeo como trabalham que meacutetodos utilizam Os estudantes responderam ao

inqueacuterito num periacuteodo de 15 a 20 minutos (Anexo I) Natildeo se pretende fazer aqui uma anaacutelise

exaustiva e quantitativa dos resultados deste inqueacuterito porque tal exigiria a sua aplicaccedilatildeo em

larga escala incluindo por exemplo muacuteltiplas turmas de diferentes niacuteveis de ensino (baacutesico

versus secundaacuterio) De uma forma geral relativamente agrave turma do 11ordm ano em estudo as

respostas revelaram um desconhecimento sobre o funcionamento da ciecircncia e da comunidade

cientiacutefica A Figura 8 refere-se a um conjunto de respostas de um aluno do 11ordm ano

seleccionadas pela sua representatividade da apreciaccedilatildeo globaldo grupo turma Cerca de 53

dos alunos afirmaram nunca ter tido oportunidade para delinear um procedimento

experimental A totalidade dos alunos revelou natildeo saber para que servem os congressos

cientiacuteficos e nunca tiveram oportunidade de simular a sua realizaccedilatildeo em contexto de sala de

aula Em contraste afirmam ter tido oportunidade de realizar posters muito embora admitam

natildeo o ter feito seguindo criteacuterios de natureza cientiacutefica

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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Figura 8- Respostas de um aluno do 11ordmano quanto agrave sua perceccedilatildeo sobre alguns aspetos relacionados com o

funcionamento da comunidade cientiacutefica

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 44

organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 45

Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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2- Implementaccedilatildeo de estrateacutegias metodoloacutegicas integradoras da natureza da ciecircncia

no ensino da divisatildeo celular

Os processos de divisatildeo celular satildeo essenciais agrave compreensatildeo da biologia e da

geneacutetica no entanto os estudantes revelam frequentemente dificuldades em compreender os

conceitos de nuacutecleo cromossomas homoacutelogos e divisatildeo celular (mitose e meiose) As plantas

satildeo uma excelente ferramenta no ensino de ciecircncia na medida em que satildeo faacuteceis de manipular

natildeo acarretam custos excessivos quanto agrave sua manutenccedilatildeo e crescimento em sala de aula nem

representam riscos para a seguranccedila dos alunos (Lally 1997 Hershey 1989) As estrateacutegias

de ensino implementadas no acircmbito deste trabalho estatildeo indicadas na Tabela 1 A primeira

etapa metodoloacutegica envolveu aexploraccedilatildeo das interaccedilotildees entre plantameio ambiente

utilizando o arroz como exemplo de uma planta sensiacutevel a stresses ambientais havendo a

possibilidade da estrutura dos cromossomas e do processo de divisatildeo celular sofrerem

alteraccedilotildees em resultado de condiccedilotildees ambientais adversas A introduccedilatildeo deste problema

desencadeou a sequecircncia de um processo investigativo sobre a meiose em que se procurou

integrar muacuteltiplos aspetos da natureza da ciecircncia tal como descrito nos pontos seguintes

21- Introduccedilatildeo de um contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes

etapas de um processo investigativo sobre a divisatildeo celular

As plantas natildeo se movem e como tal natildeo conseguem ldquofugirrdquo de situaccedilotildees ambientais

adversas Neste trabalho o arroz eacute utilizado como caso de estudo para introduzir um problema

concreto e real com implicaccedilotildees econoacutemicas O arroz eacute uma cultura tradicional em Portugal

Os Portugueses tecircm um consumo per capita de arroz mais elevado da comunidade europeia

(aproximadamente 18 kgcapitaano) mas apesar disso em Portugal a produccedilatildeo corresponde a

aproximadamente 60 do valor consumido Os agricultores portugueses debatem-se com m

problema de baixa produtividade devido essencialmente ao frio (que impede a cultura a norte

do Mondego) e agrave salinidade (que afeta em particular os rios Tejo Sorraia e Sado)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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22- Questionamento hipoacuteteses discussatildeo planeamento e execuccedilatildeo experimental

A introduccedilatildeo do contexto problemaacutetico referido no ponto anterior levou a um

periacuteodo de discussatildeo que envolveu o questionamento e a construccedilatildeo de hipoacuteteses favorecendo

o pensamento reflexivo e criativo estimulando nos alunos atitudes similares agraves de um

cientista Os toacutepicos de discussatildeo incidiram nos seguintes pontos Qual o efeito do frio eou

da salinidade no crescimento e desenvolvimento da planta Qual seraacute a fase do

desenvolvimento da planta mais sensiacutevel ao stress de salinidade seraacute a fase de germinaccedilatildeo

Ou seraacute a fase reprodutiva Que tecido da planta seraacute propiacutecio agrave observaccedilatildeo de ceacutelulas em

divisatildeo mitoacutetica E se o objetivo for a observaccedilatildeo de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica qual o

tecido a recolher O processo de divisatildeo celular poderaacute ser afetado por condiccedilotildees ambientais

adversas Como delinearias o procedimento experimental para responder a estas questotildees

Que controlos devem ser incluiacutedos Nesta fase foi definida a questatildeo principal de

investigaccedilatildeo perceber se o stress salino causa alteraccedilotildees nos cromossomas eou processo de

divisatildeo celular em arroz

A turma foi dividida em pequenos grupos de trabalho constituidos no maacuteximo por

quatro alunos O trabalho de grupo implicou a elaboraccedilatildeo de um plano de investigaccedilatildeo

incluindo a definiccedilatildeo de variaacuteveis controlos e condiccedilotildees controladas Ao longo deste

processo foram surgindo novas questotildees como por exemplo qual seraacute a temperatura oacutetima de

crescimento da planta de arroz Que concentraccedilatildeo de sal poderaacute constituir um fator de stress

para a planta Mas afinal o que eacute um stress para a planta Como aplicar o stress Durante

quanto tempo Qual seraacute a condiccedilatildeo controlo E os cromossomas de arroz seratildeo faacuteceis de

visualizar ao microscoacutepio E que outros efeitos fenotiacutepicos poderatildeo ser observados devido agrave

imposiccedilatildeo de um stress salino No final os alunos foram capazes de delinear o procedimento

experimental para responder agrave questatildeo da salinidade poder afectar os cromossomas eou

divisatildeo celular

O desenvolvimento da planta de arroz desde a fase de germinaccedilatildeo ateacute agrave fase

reprodutiva corresponde aproximadamente a trecircs meses em condiccedilotildees controladas No sentido

de contornar a dificuldade em obter plantas num estaacutedio de desenvolvimento adequado agrave

recolha de material para observaccedilatildeo de figuras de meiose poder-se-aacute optar por fornecer aos

alunos anteras jaacute fixadas provenientes de plantas controlo versus plantas submetidas a stress

No entanto eacute importante mostrar aos alunos os aspetos fenotiacutepicos associados agrave imposiccedilatildeo de

stress salino durante o desenvolvimento de plantas de arroz (Figura 9 AB) O manuseamento

experimental nomeadamente a teacutecnica de ldquoesfregaccedilordquo de anteras foi realizada com ldquoagulhas

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 44

organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 45

Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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de dissecccedilatildeordquo construiacutedas pelos alunos na sala de aula a partir de alfinetes espetados em

rolhas de corticcedila (Figura 9 C) A observaccedilatildeo ao microscoacutepio de ceacutelulas em divisatildeo meioacutetica

foi acompanhada pelo registo escrito das observaccedilotildees (Figura 9 D)

23- Construccedilatildeo de modelos no ensino aprendizagem da divisatildeo celular

A utilizaccedilatildeo de materiais invulgares como por exemplo os ldquoesparguetes da piscinardquo

podem ter um papel facilitador na compreensatildeo de conceitos abstratos como eacute o caso do

comportamento dos cromossomas durante a meiose (Locke e McDermid 2005) Neste

trabalho osldquoesparguetes da piscinardquo foram tambeacutem utilizados como ferramentas para modelar

o comportamento dos cromossomas e representar etapas cruciais do processo de meiose como

por exemplo o ldquocrossing overrdquo (Figura 9 E-J) Os alunos tiveram um papel ativo no processo

de ensinoaprendizagem tendo realizado uma representaccedilatildeo teatral da ldquodanccedila dos

cromossomasrdquo ao mesmo tempo que questotildees pertinentes iam sendo levantadas como por

exemplo ldquocomo encontrar o parceiro certordquo Este exerciacutecio de coreografia do processo

meioacutetico foi ainda complementado com a utilizaccedilatildeo de plasticinas de vaacuterias cores para

modelar os cromossomas esquematizando o processo de meiose numa folha de cartolina

(Figura 9 K)

24- Perspetiva evolutiva do conhecimento cientiacutefico sobre o nuacutecleo e cromossomas

A introduccedilatildeo de aspetos da histoacuteria da ciecircncia constitui uma excelente ferramenta

no ensino da ciecircncia e foi tambeacutem uma estrateacutegia aplicada no ensino da divisatildeo celular O

conceito de cromossoma e de organizaccedilatildeo do nuacutecleo constituem um bom exemplo de como o

conhecimento cientiacutefico depende do contributo de muitos investigadores e de muacuteltiplos

avanccedilos tecnoloacutegicos como o caso da construccedilatildeo de microscoacutepios cada vez mais potentes

Este aspetos da evoluccedilatildeo do conhecimento cientiacutefico foram abordados na sequecircncia da

atividade de construccedilatildeo de modelos referidos no ponto anterior A forma de abordagem

envolveu a referecircncia ao trabalho de cientistas do passado e a marcos histoacutericos na

construccedilatildeo do conhecimento sobre sobre o nuacutecleo e cromossomas Tal como referido por

Raices e DrsquoAngelo (2012) o termo nuacutecleo foi primeiramente utilizado por Robert Brown

(1833) para descrever um bola opaca com uma forma redonda ou oval presente em todas as

ceacutelulas de plantas O termo cromossoma eacute atribuiacutedo a Waldeyer-Hartz (1888) e deriva das

palavras gregas ldquokhromardquo que significa cor e ldquosomardquo que significa corpo As primeiras

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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observaccedilotildees de cromossomas foram feitas na segunda metade do seacuteculo XIX graccedilas ao uso

de teacutecnicas convencionais de utilizaccedilatildeo de corantes para o DNA Ateacute ao final dos anos 60

SEacuteC XX as observaccedilotildees cingiram-se a cromossomas metafaacutesicos e meioacuteticos de plantas

(citogeneacutetica de plantas) enquanto a observaccedilatildeo de cromossomas animais soacute se inicia mais

tarde apoacutes a resoluccedilatildeo de problemas experimentais associados ao estabelecimento de cultura

de ceacutelulas animais (Schubert 2011) O estudo do nuacutecleo interfaacutesico foi durante muito tempo

considerado pouco atrativo jaacute que aparentava ser um emaranhado de fibras desorganizadas

de cromatina lembrando em imagem figurada um prato de esparguete Soacute mais tarde nos

anos 80 SEacuteC XX graccedilas ao desenvolvimento de microscoacutepios mais sofisticados e de novas

teacutecnicas da biologia molecular foi possiacutevel estabelecer o conceito de territoacuterio cromossoacutemico

no nuacutecleo interfaacutesico isto eacute que na interfase os cromossomas ocupam domiacuteniosterritoacuterios

especiacuteficos com implicaccedilotildees funcionais na regulaccedilatildeo da expressatildeo de genes Os manuais

escolares continuam erradamente a atribuir pouca relevacircncia ao estudo do nuacutecleo interfaacutesico

e a insistir no imaginaacuterio do ldquoprato de espargueterdquo induzindo ideias erradas sobre o nuacutecleo

interfaacutesico

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 41

Figura 9- Praacuteticas pedagoacutegicas implementadas no contexto de ensino da divisatildeo celular (meiose)

As etapas representadas incluem a exploraccedilatildeo do impacto negativo de fatores ambientais no fenoacutetipo da planta

de arroz (AB) a execuccedilatildeo da atividade experimental nomeadamente a execuccedilatildeo de um esfregaccedilo de ceacutelulas de

anteras (C) e observaccedilatildeo ao microscoacutepio oacutetico (D) reforccedilo da compreensatildeo de fases chave do processo da

meiose atraveacutes da utilizaccedilatildeo de diferentes materiais como sendo os esparguetes da piscina (E-J) e as plasticinas

(K) e finalmente a apresentaccedilatildeo oral do resumo de um artigo cientiacutefico sobre a meiose (L) As fotografias A e B

foram gentilmente cedidas pela investigadora Liliana Ferreira

A B C D

E F G H I J

K L

Controlo Stress

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 42

25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 43

Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 44

organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 45

Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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25- A ecircnfase na comunicaccedilatildeo de ciecircncia na sala de aula

A realizaccedilatildeo do inqueacuterito referido no ponto 1 deste capiacutetulo mostrou um

desconhecimento geral sobre as diferentes formas de comunicar ciecircncia Neste contexto

foram apresentadas aos alunos as funcionalidades de ferramentas especiacuteficas inerentes agrave

comunicaccedilatildeo de ciecircncia nomeadamente o caderno de laboratoacuterio artigos cientiacuteficos e posters

(Figura 10) O desenvolvimento de competecircncias comunicacionais foi trabalhado a partir da

anaacutelise parcial de artigos cientiacuteficos e da execuccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de posters na sala de

aula

Figura 10- Ferramentas de comunicaccedilatildeo de ciecircncia caderno de laboratoacuterio (A) artigos cientiacuteficos (B) e posters

(C)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 44

organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 45

Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 43

Os Artigos cientifiacutecos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

A utilizaccedilatildeo de artigos cientiacuteficos como estrateacutegia de ensino eacute possiacutevel em contexto

de sala de aula no ensino secundaacuterio (Schinske et al 2008) mas atendendo agrave complexidade da

linguagem dos artigos cientiacuteficos a sua implementaccedilatildeo na sala de aula exige algum cuidado

quanto agrave seleccedilatildeo dos artigos e das respectivas secccedilotildees especiacuteficas propostas para anaacutelise e

discussatildeo (Snow 2010) Neste trabalho o objetivo subjacente agrave introduccedilatildeo dos artigos como

estrateacutegia metodoloacutegica aplicada ao ensino da divisatildeo celular foi o de enfatizar junto dos

alunos que o tema da meiose continua a ser estudado estando ainda muito longe de ser

compreendido Permitiu ainda realccedilar a globalidade do mundo da ciecircncia e a importacircncia da

liacutengua inglesa no funcionamento da comunidade cientiacutefica Os artigos foram introduzidas

apoacutes a realizaccedilatildeo da atividade experimental conducente agrave observaccedilatildeo microscoacutepica de um

esfregaccedilo de ceacutelulas de anteras Os grupos de trabalho da atividade experimental foram

mantidos tendo sido solicitado aos alunos a anaacutelise de uma secccedilatildeo especiacutefica de um artigo

nomeadamente o resumo durante um periacuteodo de 20 minutos Todos os artigos cientiacuteficos

utilizados nesta atividade estatildeo relacionados com a dinacircmica do processo de meiose (Figura

11 A B C) Em seguida cada grupo de trabalho apresentou oralmente agrave turma as principais

ideias do resumo (Figura 9 L) Muito embora este exerciacutecio tenha sido focado na anaacutelise

concreta de uma secccedilatildeo do artigo foi fornecida aos alunos uma grelha ilustrativa da

importacircncia da anaacutelise criacutetica de um artigo cientiacutefico (Capiacutetulo III Tabela 2) Os alunos foram

capazes de transmitir as ideias chave do resumo do artigo e foram capazes de elaborar

questotildees de investigaccedilatildeo pertinentes e relevantes para a investigaccedilatildeo sobre o tema da meiose

O fato do resumo lhes ter sido fornecido em liacutengua inglesa natildeo constituiu um problema para a

realizaccedilatildeo da atividade e natildeo evidenciou resistecircncias por parte dos alunos

Os Posters cientiacuteficos como ferramenta de ensino aprendizagem de ciecircncia

Relativamente agrave atividade de execuccedilatildeo de posters cientiacuteficos foi seguido o mesmo

meacutetodo de trabalho isto eacute a formaccedilatildeo de grupos de quatro alunos Foi previamente fornecida

uma matriz de guia para a organizaccedilatildeo estrutural do poster e com indicaccedilotildees precisas quanto agrave

dimensatildeo do documento ldquopower-pointrdquo (90 x 120 cm) estrutura e secccedilotildees que o ldquoposterrdquo

deveria incluir (Capiacutetulo III Figura 6) O tema do poster incidiu na potencial relaccedilatildeo entre

stresses ambientais e o processo de meiose em arroz devendo basear-se nos resultados obtidos

na atividade experimental realizada na sala de aula Muito embora os alunos tenham referido

no inqueacuterito (Anexo I) alguma familiarizaccedilatildeo preacutevia com a execuccedilatildeo de posters ao longo da

realizaccedilatildeo desta atividade reconheceram quenatildeo tinham uma perceccedilatildeo clara quanto agrave

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

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organizaccedilatildeo estrutural de um poster cientiacutefico Os alunos revelaram dificuldades

essencialmente ao niacutevel da forma de escrever utilizando uma linguagem cientiacutefica A

apresentaccedilatildeo oral do poster por todos os grupos foi comparada a um evento de congresso

cientiacutefico Foi dado a conhecer as principais etapas desde a forma de submissatildeo de um resumo

(Capiacutetulo III Figura 7) ateacute agrave participaccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral do trabalho realizado Neste

contexto de simulaccedilatildeo de um ldquomicrocongressordquo foram implementadas regras relativas aos

tempos de apresentaccedilatildeo (10 minutosgrupo) e de discussatildeo (10 minutosgrupo) No periacuteodo de

discussatildeo foi incentivada a avaliaccedilatildeo criacutetica entre pares devendo cada grupo colocar pelo

menos uma questatildeo ao grupo que apresentava oralmente o poster Esta atividade foi

coadjuvada por uma grelha de criteacuterios subjacentes agrave avaliaccedilatildeo criacutetica de posters (Capiacutetulo III

Tabela 3)

A avaliaccedilatildeo dos alunos como parte integrante do processo de ensino aprendizagem

Apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas na sala de aula foi solicitado aos alunos

que registassem aspetos relevantes adquiridos sobre o funcionamento da ciecircncia A Figura 12

reuacutene um conjunto de testemunhos de avaliaccedilatildeo sobre a praacutetica de executar apresentar e

discutir de uma forma reflexiva um poster cientiacutefico Os alunos descrevem esta praacutetica na sala

de aula como uacutetil inovadora e enriquecedora quanto agrave compreensatildeo de conceitos cientiacuteficos e

tambeacutem quanto ao desenvolvimento de competecircncias de comunicaccedilatildeo de ciecircncia (Figura 12)

Ao serem questionados sobre o que aprenderam acerca do funcionamento da ciecircncia os

alunos destacam aspetos relacionados com a importacircncia do erro das observaccedilotildees e registos

escritos e da forma de comunicar ciecircncia (Figura 13)

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

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inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

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Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 11- Resumo dos artigos cientiacuteficos analisados pelos alunos (A) Moore e Shaw (2009) (B)

Chen et al (2010) (C) Shah et al (2011)

(A) Improving the chances of finding the right partner Moore e Shaw 2007

ABSTRACT Recognition and pairing of homologous chromosomes is absolutely required for successful

segregation during meiosis We still have no model however that adequately explains the mechanism of

this process in a quantitative way The fact that homologue pairing takes similar times across several orders

of magnitude in genome size rules out simple linear homology searching mechanisms Although homology

searching must ultimately depend on DNA sequence comparisons a number of more specific mechanisms

have been described in different organisms including telomere clustering centromere association and

interaction of specific pairing sequences These mechanisms can be interpreted as limiting the required

search and thus improving the efficiency of pairing

(B) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to isolated Arabidopsis male

meiocytes Chen et al (2010)

ABSTRACT

Background Meiosis is a critical process in the reproduction and life cycle of flowering plants in which

homologous chromosomes pair synapse recombine and segregate Understanding meiosis will not only

advance our knowledge of the mechanisms of genetic recombination but also has substantial applications in

crop improvement Despite the tremendous progress in the past decade in other model organisms (eg

Saccharomyces cerevisiae and Drosophila melanogaster) the global identification of meiotic genes in

flowering plants has remained a challenge due to the lack of efficient methods to collect pure meiocytes for

analyzing the temporal and spatial gene expression patterns during meiosis and for the sensitive

identification and quantitation of novel genes

Results A high-throughput approach to identify meiosis-specific genes by combining isolated meiocytes

RNA-Seq bioinformatic and statistical analysis pipelines was developed By analyzing the studied genes

that have a meiosis function a pipeline for identifying meiosis-specific genes has been defined More than

1000 genes that are specifically or preferentially expressed in meiocytes have been identified as candidate

meiosis-specific genes A group of 55 genes that have mitochondrial genome origins and a significant

number of transposable element (TE) genes (1036) were also found to have up-regulated expression levels

in meiocytes

Conclusion These findings advance our understanding of meiotic genes gene expression and regulation

especially the transcript profiles of MGI genes and TE genes and provide a framework for functional

analysis of genes in meiosis

(C) Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Shah et al

(2011)

ABSTRACT The predicted 2ndash4 degC increment in temperature by the end of the 21st Century poses a threat

to riceproduction The impact of high temperatures at night is more devastating than day-time or mean

dailytemperatures Booting and flowering are the stages most sensitive to high temperature which may

sometimes lead to complete sterility Humidity also plays a vital role in increasing the spikelet sterility at

increased temperature Significant variation exists among rice germplasms in response to temperature stress

Flowering at cooler times of day more pollen viability larger anthers longer basal dehiscence and presence

of long basal pores are some of the phenotypic markers for high temperature tolerance Protection of

structural proteins enzymes and membranes and expression of heat shock proteins (HSPs) are some of the

biochemical processes that can impart thermo-tolerance All these traits should be actively exploited in

future breeding programmes for developing heat-resistant cultivars Replacement of heat-sensitive cultivars

with heat-tolerant ones adjustment of sowing time choice of varieties with a growth duration allowing

avoidance of peak stress periods and exogenous application of plant hormones are some of the adaptive

measures that will help in the mitigation of forecast yield reduction due to global warming

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

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Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

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Ziman J (2000) Real science-What is and what it means Cambridge Cambridge University

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ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 46

Figura 12- Avaliaccedilatildeo dos alunos quanto agrave elaboraccedilatildeo e apresentaccedilatildeo oral de um poster

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 47

Figura 13- Perceccedilatildeo dos alunos quanto ao funcionamento da ciecircncia apoacutes terem vivenciado praacuteticas cientiacuteficas

na sala de aula

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

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wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

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wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

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ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 48

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS E PERSPETIVAS FUTURAS

O progressivo desinteresse e afastamento dos jovens pela ciecircncia eacute um problema

amplamente referenciado no espaccedilo europeu que presumivelmente estaacute relacionado com a

forma de ensinar ciecircncia O desenvolvimento deste trabalho assenta na convicccedilatildeo de que satildeo

necessaacuterias mudanccedilas na forma de ensinar ciecircncia Neste sentido pretende ser um contributo

para o delineamento de estrateacutegias de ensino diversificadas perspetivando uma aprendizagem

real de conceitos cientiacuteficos atraveacutes da integraccedilatildeo de aspetos da natureza da ciecircncia na sala de

aula O modelo de estudo eacute baseado na potencial correlaccedilatildeo entre as interaccedilotildees plantameio

ambiente e aspetos da divisatildeo celular (meiose) As estrateacutegias implementadas de ensino

aprendizagem da divisatildeo celular incluiacuteram uma sequecircncia de atividades promotoras da

vivecircncia da natureza da ciecircncia na sala de aula nomeadamente (a) a introduccedilatildeo de um

contexto problemaacutetico real para desencadear diferentes etapas de um processo investigativo

(b) o questionamento delineamento de hipoacuteteses e execuccedilatildeo experimental (c) a utilizaccedilatildeo de

modelos (d) uma visatildeo evolutiva do conhecimento cientiacutefico (e) ecircnfase particular na

comunicaccedilatildeo de ciecircncia atraveacutes de ferramentas utilizadas pelos cientistas como eacute o caso dos

artigos cientiacuteficos e posters

Neste estudo mostra-se que a vivecircncia da natureza da ciecircncia eacute passiacutevel de ser

operacionalizada no ensinoaprendizagem de conceitos cientiacuteficos com impactos positivos na

compreensatildeo de conceitos na comunicaccedilatildeo de ciecircncia e na aproximaccedilatildeo dos estudantes agrave

forma de funcionar da comunidade cientiacutefica A avaliaccedilatildeo dos alunos sobre as praacuteticas

cientiacuteficas vivenciadas revela entusiasmo e fasciacutenio pela descoberta de novas perceccedilotildees ateacute

entatildeo desconhecidas sobre a ciecircncia tal como eacute evidenciado por uma aluna que escreve a

seguinte nota ldquodescobri que o mundo da ciecircncia eacute muito mais extenso do que pensamosrdquo

Este trabalho enfatiza particularmente a importacircncia da construccedilatildeo de pontes entre a

escola e as instituiccedilotildees geradoras de conhecimento cientiacutefico como forma de inspirar e

elucidar estudantes e professores quanto ao processo de construccedilatildeo de conhecimento

cientiacutefico Espera-se que este seja o caminho para estimular o interesse dos alunos na

aprendizagem de ciecircncias induzindo-os a prosseguirem estudos em aacutereas cientiacuteficas

Este projeto de investigaccedilatildeo perspetiva a transformaccedilatildeo de praacuteticas de ensino dos

professores sendo esta uma tarefa complexa que envolve um investimento contiacutenuo no

desenvolvimento profissional dos professores Os processos de mudanccedila no

ensinoaprendizagem de ciecircncias tendem a ser travados por inuacutemeras forccedilas de resistecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

REFEREcircNCIAS

Abd-El-Khalick F Lederman N (2000) Improving science teachersrsquo understanding of nature

of science A critical review of the literature International Journal of Science

Education 22 665ndash701

Allen D Tanner K (2003) Approaches to Cell Biology Teaching Learning Content in

Context-Problem-Based Learning Cell Biology Education 2 73ndash81

Anderson T Shattuck J (2012) Design-based research A decade of progress in education

research Educational Researcher 41(1) 16-25

Anthony KJ Frasier WM (2009) Teaching students to create undiscovered ideas Science

Scope 33 1 20-27

Bell R (2013) Best practices in science education Teaching the Nature of Science Three

critical questions National Geographic Science

Brickman P Glynn S Graybeal G (2008) Introducing student to cases Journal of College

Science Teaching 37 (3) 12-16

Brickhouse NW (1990) Teachersrsquo beliefs about the nature of science and their relationship to

classroom practice Journal of Teacher Education 41 53ndash62

Buxton CA (2006) Creating Contextually Authentic Science in ldquoLow-Performingrdquo Urban

Elementary School Journal of Research in Science Teaching 43 7 695-721

Caton E Brewer C Brown F (2000) Building teacher ndash scientist partnerships Teaching

about energy through inquiry School Science and Mathematics 100 1 7-15

Cervetti G 2009 Why do scientists disagree Nashua NH Delta

Chen C Farmer AD Langley RJ Mudge J Crow JA May GD Huntley J Smith AG

Retzel EF (2010) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to

isolated Arabidopsis male meiocytes BMC Plant Biology 10280

Chin C Osborne J (2008) Studentsrsquo questions a potential resource for teaching and learning

science Studies in Science Education 44 1 1ndash39

Chin C amp Chia LG (2004) Problem-based learning Using studentsrsquo questions to drive

knowledge construction Science Education 88 707ndash727

Chisholm RM (1991) Introducing students to peer review of writing Journal on Writing

Across the Curriculum 3 1 4-19

Davis K Coskie T (2009) Hypothesis testing itrsquos okay to be wrong Science and Children

46 6 58-60

Delors J Al-Mufti I Amagi I Carneiro R Chung F Geremek B Gorham W Kornhauser

A Manley MQuero MP Savaneacute MA Singh K Stavenhagen R Suhr M W

Nanzhao Z (1996) Educaccedilatildeo um tesouro a descobrir-Relatoacuterio para a UNESCO da

Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 51

Design-Based Research Collective (2003) Design-based research An emerging paradigm for

educational inquiry Educational Researcher 32(1) 5-8 35-37

Dolan EL (2006) Student-teacher-scientist partnerships Experimental biology in K-12

classrooms FASEB J 20 1311

Drayton B Falk J (2006) Dimensions that shape teacher ndash scientist collaborations for teacher

enhancement Science Education 90 734-761

Driver R Newton P Osborne J (2000) Establishing the Norms of scientific argumentation

in classrooms Science Education 84 3 287-312

Driver R Asoko H Leach J Mortimer E Scott P (1994) Constructing scientific

knowledge in the classroom Educational Researcher 23 (7) 5-12

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Philadelphia Open University Press

Druger M Allen G (1998) A study of the role of research scientists in K12 science

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science education Studies in Science Education 38 39ndash72

Duschl R Schweingruber H Shouse A (2007) Taking science to school Learning and

teaching science in grades K-8 Washington DC The National Academies Press

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practice In International handbook of science education eds K Tobin and B Fraser

314-322 Dordrecht Netherlands Kluwer

Herman B (2008) Less is more Iowa Science Teachers Journal 35 2 4-9

Herreid CF (1996) Structured Controversy A Case Study Strategy DNA Fingerprinting in

the Courts Journal of College Science Teaching 26 2

Hershey DR (1989) Plant scientists should promote plant science through education Plant

Cell 1 655ndash656

Hodson D (1993) Re-thinking Old Ways Towards a More Critical Approach to Practical

Work in School Science Studies in Science Education 22 85-142

Hodson D (1990) A critical look at practical work in school science School Science Review

70(256) 33-40

Johnson DW Johnson RT (1988) Critical thinking through controversy Educational

Leadership 58-64

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Krogh LB Nielsen K (2013) Introduction How Science Worksmdashand How to Teach It Sci

amp Educ 22 2055ndash2065

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Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 52

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thinking Science Education 773 319 ndash 337

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Laboratorial no Ensino das Ciecircncias Cadernos Didaacutecticos de Ciecircncias 1

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Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

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Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

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Endereccedilos eletroacutenicos

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careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 49

inerentes ao proacuteprio sistema educativo por exemplo a imutabilidade de alguns pressupostos

fundamentais como os curriacuteculos meacutetodos de ensino organizaccedilatildeo da turma e da escola ou um

apego excessivo dos professores a meacutetodos e praacuteticas pedagoacutegicas correntes que sabem agrave

partida ser confortaacuteveis e seguros A ideia de que a reduccedilatildeo de conteuacutedos pode permitir uma

maior dedicaccedilatildeo a metodologias de ensino mais ativas e centradas no aluno eacute questionaacutevel na

medida em que a essecircncia do problema poderaacute natildeo residir na quantidade de conteuacutedos mas

sim na forma como os conceitos cientiacuteficos satildeo ensinados e compreendidos Adicionalmente

as questotildees relacionadas com a mudanccedila e inovaccedilatildeo no ensino de ciecircncias geram muacuteltiplas

criacuteticas e barreiras como sendo por exemplo o fato de a sala de aula natildeo ser um laboratoacuterio de

investigaccedilatildeo e que por isso os reagentes e equipamentos utilizados na investigaccedilatildeo natildeo podem

ser adquiridos num contexto de orccedilamento de escola que os professores natildeo satildeo cientistas e

que por isso natildeo dominam verdadeiramente o funcionamento da ciecircncia que o tempo letivo eacute

insuficiente para conjugar a implementaccedilatildeo de estrateacutegias de ensinoaprendizagem ativas com

a preparaccedilatildeo dos estudantes para os exames e ainda que os estudantes precisam efetivamente

de memorizar definiccedilotildees e de adquirir conhecimentos na forma de definiccedilotildees

As barreiras agrave mudanccedila podem e devem ser minimizadas numa primeira linha de

atuaccedilatildeo atraveacutes de uma reformulaccedilatildeo de praacuteticas e rotinas jaacute existentes na comunidade

escolar Por exemplo repensar a funcionalidade das muacuteltiplas reuniotildees de professores

realizadas na escola Em concreto as reuniotildees dos grupos disciplinares poderatildeo ser utilizadas

como foacuteruns de discussatildeo de praacuteticas pedagoacutegicas Outro exemplo consiste em valorizar a

biblioteca escolar como uma ferramenta importante na educaccedilatildeo em ciecircncias nomeadamente

porque pode (a) promover conexotildees entre a escola e as instituiccedilotildees do ensino superior atraveacutes

por exemplo da criaccedilatildeo de base de dados de institutos de investigaccedilatildeo nacionais e

internacionais de cientistas por aacutereas de trabalho ou de biografias de cientistas (b) valorizar o

contacto com a investigaccedilatildeo cientiacutefica atraveacutes da disponibilizaccedilatildeo in situ de revistas

cientiacuteficas de assinatura gratuita com credibilidade por exemplo a revista ldquoLab Timesrdquo

(httpwwwlabtimesorg) (c) formaccedilatildeo de utilizadores da biblioteca dirigida a professores e

alunos abordando temas como a avaliaccedilatildeo da credibilidade das fontes plagio e regras de

indicaccedilatildeo de bibliografia

O investimento em interaccedilotildees de longa duraccedilatildeo entre professores e cientistas

constitui uma forccedila motriz para induzir novas formas de ensinar ciecircncia

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

REFEREcircNCIAS

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of science A critical review of the literature International Journal of Science

Education 22 665ndash701

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Context-Problem-Based Learning Cell Biology Education 2 73ndash81

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Anthony KJ Frasier WM (2009) Teaching students to create undiscovered ideas Science

Scope 33 1 20-27

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critical questions National Geographic Science

Brickman P Glynn S Graybeal G (2008) Introducing student to cases Journal of College

Science Teaching 37 (3) 12-16

Brickhouse NW (1990) Teachersrsquo beliefs about the nature of science and their relationship to

classroom practice Journal of Teacher Education 41 53ndash62

Buxton CA (2006) Creating Contextually Authentic Science in ldquoLow-Performingrdquo Urban

Elementary School Journal of Research in Science Teaching 43 7 695-721

Caton E Brewer C Brown F (2000) Building teacher ndash scientist partnerships Teaching

about energy through inquiry School Science and Mathematics 100 1 7-15

Cervetti G 2009 Why do scientists disagree Nashua NH Delta

Chen C Farmer AD Langley RJ Mudge J Crow JA May GD Huntley J Smith AG

Retzel EF (2010) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to

isolated Arabidopsis male meiocytes BMC Plant Biology 10280

Chin C Osborne J (2008) Studentsrsquo questions a potential resource for teaching and learning

science Studies in Science Education 44 1 1ndash39

Chin C amp Chia LG (2004) Problem-based learning Using studentsrsquo questions to drive

knowledge construction Science Education 88 707ndash727

Chisholm RM (1991) Introducing students to peer review of writing Journal on Writing

Across the Curriculum 3 1 4-19

Davis K Coskie T (2009) Hypothesis testing itrsquos okay to be wrong Science and Children

46 6 58-60

Delors J Al-Mufti I Amagi I Carneiro R Chung F Geremek B Gorham W Kornhauser

A Manley MQuero MP Savaneacute MA Singh K Stavenhagen R Suhr M W

Nanzhao Z (1996) Educaccedilatildeo um tesouro a descobrir-Relatoacuterio para a UNESCO da

Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 51

Design-Based Research Collective (2003) Design-based research An emerging paradigm for

educational inquiry Educational Researcher 32(1) 5-8 35-37

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Drayton B Falk J (2006) Dimensions that shape teacher ndash scientist collaborations for teacher

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Driver R Newton P Osborne J (2000) Establishing the Norms of scientific argumentation

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Driver R Asoko H Leach J Mortimer E Scott P (1994) Constructing scientific

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Cell 1 655ndash656

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Hodson D (1990) A critical look at practical work in school science School Science Review

70(256) 33-40

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Leadership 58-64

Kelly AV (1981) O Curriacuteculo Teoria e Praacutetica Satildeo Paulo Editora Harbra

Krogh LB Nielsen K (2013) Introduction How Science Worksmdashand How to Teach It Sci

amp Educ 22 2055ndash2065

Kruse J (2008) NOS integrating the Nature of Science throughout the entire school year

Iowa Science Teachers Journal 35 2 15-20

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 52

Kuhn D (1993) Science as argument Implications for teaching and learning scientific

thinking Science Education 773 319 ndash 337

Lakin S amp Wellington J (1994) Who will teach the lsquonature of science teachersrsquo views of

science and their implications for science education International Journal of Science

Education 16 (2) 175-190

Lally D Tax FE Dolan EL (2007) Sowing the Seeds of Dialogue Public Engagement

through Plant Science The Plant Cell 19 2311ndash2319

Lederman NG (1999) Teachersrsquo understanding of the nature of science and classroom

practice Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in

Science Teaching 36 916-929

Lederman NG (1992) Students and teachers conceptions of the nature of science A review

of the research Journal of Research in Science Teaching 29 331ndash359

Lederman NG Lederman SJ (2004) Revising instruction to teach nature of science The

Science Teacher 71 9 36-39

Leite L (2001) Contributos Para Uma Utilizaccedilatildeo Mais Fundamentada do Trabalho

Laboratorial no Ensino das Ciecircncias Cadernos Didaacutecticos de Ciecircncias 1

LisboaMinisteacuterio da Educaccedilatildeo ndash Departamento do Ensino Secundaacuterio 79-97

Locke J McDermid HE (2005) Using Pool Noodles to Teach Mitosis and Meiosis Genetics

Education Note Innovations in Teaching and Learning Genetics Genetics 170 5ndash6

Loper S Baker J (2009) More than one ldquorightrdquo answer Science and Children 47 (3) 32-35

Mervis J (2000) How to Produce Better Math and Science Teachers Science 289 5484

1454-1455

McComas W (2004) Keys to teaching the Nature of Science The Science Teacher 71 9 24-

27

Millar R Osborne JF (1998) Beyond 2000 Science Education for the Future London

Kings College London

Moore G Shaw P (2009) Improving the chances of finding the right partner Current

Opinion in Genetics ampDevelopment 19 2 99-104

Newton P Driver R Osborne J (1999) The place of argumentation in the pedagogy of

school science International Journal of Science Education 21 5 553-576

OrsquoNeill DK Polman J (2004) Why educate ldquolittle scientistsrdquo Examining the potential of

practice-based scientific literacy Journal of Research in Science Teaching 41 3

234-266

Osborne J Erduran S Simon S (2004) Enhancing the quality of argumentation in science

classrooms Journal of Research in Science Teaching 41 10 994-1020

Osborne J Collins S Ratcliff EM Millar R Duschl R (2003) What ldquoideas-about-

sciencerdquo should be taught in school A Delphi study of the expert community

Journal of Research in Science Teaching 40 692-720

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 53

Osborne J Erduran S Simon S Monk M (2001) Enhancing the quality of argument in

school science School Science Review 82 301 63-70

Osborne J amp Dillon J (2008) Science education in Europe Critical reflections Kingrsquos

College London The Nuffield Foundation

Pedrosa MA (2001) Ensino das Ciecircncias e Trabalhos Praacuteticos ndash (Re)Conceptualizarhellip In A

Veriacutessimo A Pedrosa R Ribeiro (Coords) (Re)Pensar o Ensino das Ciecircncias

Lisboa Ministeacuterio da EducaccedilatildeondashDepartamento do Ensino Secundaacuterio 19-33

Raices M DrsquoAngelo M (2012) Nuclear pore complex composition a new regulator of tissue

specific and developmental functions Nat Rev Mol Cell Biol 13 (11) 687-699

Reiss MJ amp Tunnicliffe SD (2001) What sorts of worlds do we live in nowadays

Teaching biology in a post-modern age Journal of Biological Education 35 125-

129

Roberson C Lankford D (2010) Laboratory notebooks in the science classroom The Science

Teacher 77 1 38-42

Sampson V Clark D (2008) The Impact of Collaboration on the Outcomes of Scientific

Argumentation Wiley InterScience (wwwintersciencewileycom)

Schiermeier Q (2010) Back to School Nature463 986-987

Schinske J Clayman K Bush AK Tanner K (2008) Teaching the anatomy of a scientific

journal article Science Teacher 75 7 49-56

Schubert I (2011) Between genes and genomes-future challenges for cytogenetics Frontiers

in Genetics 2 30 1-2

Seethaler S (2005) Helping Students Make Links Through Science Controversy The

American Biology Teacher 67 5 265-274

Shah F Huang J Cui K Nie L Shah T Chen C Wang K (2011) Impact of high-

temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Journal of

Agricultural Science 1-12

Snow CE (2010) Academic language and the challenge of reading for learning about

science Science 328 450-453

Sternberg RJ (2006) The nature of creativity Creativity Research Journal 18 1 87-98

Tanner KD (2004) Involving scientists in K12 science education benefits to scientists from

participating in scientist-teacher partenerships Trends in Science Education

Research

Taylor AR Jones MG Broadwell B Oppewal T (2008) Creativity inquiry or

accountability Scientists and teachers perceptions of science education Wiley

InterScience

Thomas E McDuffie JR (2001) Scientists-Geeks and Nerds Dispelling teachers

stereotypes of scientists Science and Children 16-19

Tippet C (2009) Argumentation the language of science Journal of Elementary Science

Education 21 1 17-25

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

Tomanek D (2005) Building successful partnerships between K-12 and universities Cell

Biol Educ 4 28ndash29

Wang F Hannafin M J (2005) Design-based research and technology-enhanced learning

environments Educational Technology Research and Development 53(4) 5-23

Watters BL (1996) Teaching peace through structured controversy Journal on Excellence in

College Teaching 7 107-125

Wellington JJ (1986) (ed) Controversial Issues in the Curriculum Oxford Basil Blackwell

Waldeyer W Uumlber Karyokinese und ihre Beziehungen zu den Befruchtungsvorgaumlngen Arch

Mikr Anat 1888 321ndash122

Ziman J (2000) Real science-What is and what it means Cambridge Cambridge University

Press

Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 50

REFEREcircNCIAS

Abd-El-Khalick F Lederman N (2000) Improving science teachersrsquo understanding of nature

of science A critical review of the literature International Journal of Science

Education 22 665ndash701

Allen D Tanner K (2003) Approaches to Cell Biology Teaching Learning Content in

Context-Problem-Based Learning Cell Biology Education 2 73ndash81

Anderson T Shattuck J (2012) Design-based research A decade of progress in education

research Educational Researcher 41(1) 16-25

Anthony KJ Frasier WM (2009) Teaching students to create undiscovered ideas Science

Scope 33 1 20-27

Bell R (2013) Best practices in science education Teaching the Nature of Science Three

critical questions National Geographic Science

Brickman P Glynn S Graybeal G (2008) Introducing student to cases Journal of College

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classroom practice Journal of Teacher Education 41 53ndash62

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Elementary School Journal of Research in Science Teaching 43 7 695-721

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Cervetti G 2009 Why do scientists disagree Nashua NH Delta

Chen C Farmer AD Langley RJ Mudge J Crow JA May GD Huntley J Smith AG

Retzel EF (2010) Meiosis-specific gene discovery in plants RNA-Seq applied to

isolated Arabidopsis male meiocytes BMC Plant Biology 10280

Chin C Osborne J (2008) Studentsrsquo questions a potential resource for teaching and learning

science Studies in Science Education 44 1 1ndash39

Chin C amp Chia LG (2004) Problem-based learning Using studentsrsquo questions to drive

knowledge construction Science Education 88 707ndash727

Chisholm RM (1991) Introducing students to peer review of writing Journal on Writing

Across the Curriculum 3 1 4-19

Davis K Coskie T (2009) Hypothesis testing itrsquos okay to be wrong Science and Children

46 6 58-60

Delors J Al-Mufti I Amagi I Carneiro R Chung F Geremek B Gorham W Kornhauser

A Manley MQuero MP Savaneacute MA Singh K Stavenhagen R Suhr M W

Nanzhao Z (1996) Educaccedilatildeo um tesouro a descobrir-Relatoacuterio para a UNESCO da

Comissatildeo Internacional sobre Educaccedilatildeo para o seacuteculo XXI

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 51

Design-Based Research Collective (2003) Design-based research An emerging paradigm for

educational inquiry Educational Researcher 32(1) 5-8 35-37

Dolan EL (2006) Student-teacher-scientist partnerships Experimental biology in K-12

classrooms FASEB J 20 1311

Drayton B Falk J (2006) Dimensions that shape teacher ndash scientist collaborations for teacher

enhancement Science Education 90 734-761

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in classrooms Science Education 84 3 287-312

Driver R Asoko H Leach J Mortimer E Scott P (1994) Constructing scientific

knowledge in the classroom Educational Researcher 23 (7) 5-12

Driver R Leach J Millar R Scott P (1996) Young peoplersquos images of science

Philadelphia Open University Press

Druger M Allen G (1998) A study of the role of research scientists in K12 science

education The American Biology Teacher 60 334-349

Duschl RA Osborne J (2002) Supporting and promoting argumentation discourse in

science education Studies in Science Education 38 39ndash72

Duschl R Schweingruber H Shouse A (2007) Taking science to school Learning and

teaching science in grades K-8 Washington DC The National Academies Press

Edelson DC (1997) Realizing authentic science learning through the adaptation of scientific

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Herman B (2008) Less is more Iowa Science Teachers Journal 35 2 4-9

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Cell 1 655ndash656

Hodson D (1993) Re-thinking Old Ways Towards a More Critical Approach to Practical

Work in School Science Studies in Science Education 22 85-142

Hodson D (1990) A critical look at practical work in school science School Science Review

70(256) 33-40

Johnson DW Johnson RT (1988) Critical thinking through controversy Educational

Leadership 58-64

Kelly AV (1981) O Curriacuteculo Teoria e Praacutetica Satildeo Paulo Editora Harbra

Krogh LB Nielsen K (2013) Introduction How Science Worksmdashand How to Teach It Sci

amp Educ 22 2055ndash2065

Kruse J (2008) NOS integrating the Nature of Science throughout the entire school year

Iowa Science Teachers Journal 35 2 15-20

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 52

Kuhn D (1993) Science as argument Implications for teaching and learning scientific

thinking Science Education 773 319 ndash 337

Lakin S amp Wellington J (1994) Who will teach the lsquonature of science teachersrsquo views of

science and their implications for science education International Journal of Science

Education 16 (2) 175-190

Lally D Tax FE Dolan EL (2007) Sowing the Seeds of Dialogue Public Engagement

through Plant Science The Plant Cell 19 2311ndash2319

Lederman NG (1999) Teachersrsquo understanding of the nature of science and classroom

practice Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in

Science Teaching 36 916-929

Lederman NG (1992) Students and teachers conceptions of the nature of science A review

of the research Journal of Research in Science Teaching 29 331ndash359

Lederman NG Lederman SJ (2004) Revising instruction to teach nature of science The

Science Teacher 71 9 36-39

Leite L (2001) Contributos Para Uma Utilizaccedilatildeo Mais Fundamentada do Trabalho

Laboratorial no Ensino das Ciecircncias Cadernos Didaacutecticos de Ciecircncias 1

LisboaMinisteacuterio da Educaccedilatildeo ndash Departamento do Ensino Secundaacuterio 79-97

Locke J McDermid HE (2005) Using Pool Noodles to Teach Mitosis and Meiosis Genetics

Education Note Innovations in Teaching and Learning Genetics Genetics 170 5ndash6

Loper S Baker J (2009) More than one ldquorightrdquo answer Science and Children 47 (3) 32-35

Mervis J (2000) How to Produce Better Math and Science Teachers Science 289 5484

1454-1455

McComas W (2004) Keys to teaching the Nature of Science The Science Teacher 71 9 24-

27

Millar R Osborne JF (1998) Beyond 2000 Science Education for the Future London

Kings College London

Moore G Shaw P (2009) Improving the chances of finding the right partner Current

Opinion in Genetics ampDevelopment 19 2 99-104

Newton P Driver R Osborne J (1999) The place of argumentation in the pedagogy of

school science International Journal of Science Education 21 5 553-576

OrsquoNeill DK Polman J (2004) Why educate ldquolittle scientistsrdquo Examining the potential of

practice-based scientific literacy Journal of Research in Science Teaching 41 3

234-266

Osborne J Erduran S Simon S (2004) Enhancing the quality of argumentation in science

classrooms Journal of Research in Science Teaching 41 10 994-1020

Osborne J Collins S Ratcliff EM Millar R Duschl R (2003) What ldquoideas-about-

sciencerdquo should be taught in school A Delphi study of the expert community

Journal of Research in Science Teaching 40 692-720

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 53

Osborne J Erduran S Simon S Monk M (2001) Enhancing the quality of argument in

school science School Science Review 82 301 63-70

Osborne J amp Dillon J (2008) Science education in Europe Critical reflections Kingrsquos

College London The Nuffield Foundation

Pedrosa MA (2001) Ensino das Ciecircncias e Trabalhos Praacuteticos ndash (Re)Conceptualizarhellip In A

Veriacutessimo A Pedrosa R Ribeiro (Coords) (Re)Pensar o Ensino das Ciecircncias

Lisboa Ministeacuterio da EducaccedilatildeondashDepartamento do Ensino Secundaacuterio 19-33

Raices M DrsquoAngelo M (2012) Nuclear pore complex composition a new regulator of tissue

specific and developmental functions Nat Rev Mol Cell Biol 13 (11) 687-699

Reiss MJ amp Tunnicliffe SD (2001) What sorts of worlds do we live in nowadays

Teaching biology in a post-modern age Journal of Biological Education 35 125-

129

Roberson C Lankford D (2010) Laboratory notebooks in the science classroom The Science

Teacher 77 1 38-42

Sampson V Clark D (2008) The Impact of Collaboration on the Outcomes of Scientific

Argumentation Wiley InterScience (wwwintersciencewileycom)

Schiermeier Q (2010) Back to School Nature463 986-987

Schinske J Clayman K Bush AK Tanner K (2008) Teaching the anatomy of a scientific

journal article Science Teacher 75 7 49-56

Schubert I (2011) Between genes and genomes-future challenges for cytogenetics Frontiers

in Genetics 2 30 1-2

Seethaler S (2005) Helping Students Make Links Through Science Controversy The

American Biology Teacher 67 5 265-274

Shah F Huang J Cui K Nie L Shah T Chen C Wang K (2011) Impact of high-

temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Journal of

Agricultural Science 1-12

Snow CE (2010) Academic language and the challenge of reading for learning about

science Science 328 450-453

Sternberg RJ (2006) The nature of creativity Creativity Research Journal 18 1 87-98

Tanner KD (2004) Involving scientists in K12 science education benefits to scientists from

participating in scientist-teacher partenerships Trends in Science Education

Research

Taylor AR Jones MG Broadwell B Oppewal T (2008) Creativity inquiry or

accountability Scientists and teachers perceptions of science education Wiley

InterScience

Thomas E McDuffie JR (2001) Scientists-Geeks and Nerds Dispelling teachers

stereotypes of scientists Science and Children 16-19

Tippet C (2009) Argumentation the language of science Journal of Elementary Science

Education 21 1 17-25

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

Tomanek D (2005) Building successful partnerships between K-12 and universities Cell

Biol Educ 4 28ndash29

Wang F Hannafin M J (2005) Design-based research and technology-enhanced learning

environments Educational Technology Research and Development 53(4) 5-23

Watters BL (1996) Teaching peace through structured controversy Journal on Excellence in

College Teaching 7 107-125

Wellington JJ (1986) (ed) Controversial Issues in the Curriculum Oxford Basil Blackwell

Waldeyer W Uumlber Karyokinese und ihre Beziehungen zu den Befruchtungsvorgaumlngen Arch

Mikr Anat 1888 321ndash122

Ziman J (2000) Real science-What is and what it means Cambridge Cambridge University

Press

Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 51

Design-Based Research Collective (2003) Design-based research An emerging paradigm for

educational inquiry Educational Researcher 32(1) 5-8 35-37

Dolan EL (2006) Student-teacher-scientist partnerships Experimental biology in K-12

classrooms FASEB J 20 1311

Drayton B Falk J (2006) Dimensions that shape teacher ndash scientist collaborations for teacher

enhancement Science Education 90 734-761

Driver R Newton P Osborne J (2000) Establishing the Norms of scientific argumentation

in classrooms Science Education 84 3 287-312

Driver R Asoko H Leach J Mortimer E Scott P (1994) Constructing scientific

knowledge in the classroom Educational Researcher 23 (7) 5-12

Driver R Leach J Millar R Scott P (1996) Young peoplersquos images of science

Philadelphia Open University Press

Druger M Allen G (1998) A study of the role of research scientists in K12 science

education The American Biology Teacher 60 334-349

Duschl RA Osborne J (2002) Supporting and promoting argumentation discourse in

science education Studies in Science Education 38 39ndash72

Duschl R Schweingruber H Shouse A (2007) Taking science to school Learning and

teaching science in grades K-8 Washington DC The National Academies Press

Edelson DC (1997) Realizing authentic science learning through the adaptation of scientific

practice In International handbook of science education eds K Tobin and B Fraser

314-322 Dordrecht Netherlands Kluwer

Herman B (2008) Less is more Iowa Science Teachers Journal 35 2 4-9

Herreid CF (1996) Structured Controversy A Case Study Strategy DNA Fingerprinting in

the Courts Journal of College Science Teaching 26 2

Hershey DR (1989) Plant scientists should promote plant science through education Plant

Cell 1 655ndash656

Hodson D (1993) Re-thinking Old Ways Towards a More Critical Approach to Practical

Work in School Science Studies in Science Education 22 85-142

Hodson D (1990) A critical look at practical work in school science School Science Review

70(256) 33-40

Johnson DW Johnson RT (1988) Critical thinking through controversy Educational

Leadership 58-64

Kelly AV (1981) O Curriacuteculo Teoria e Praacutetica Satildeo Paulo Editora Harbra

Krogh LB Nielsen K (2013) Introduction How Science Worksmdashand How to Teach It Sci

amp Educ 22 2055ndash2065

Kruse J (2008) NOS integrating the Nature of Science throughout the entire school year

Iowa Science Teachers Journal 35 2 15-20

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 52

Kuhn D (1993) Science as argument Implications for teaching and learning scientific

thinking Science Education 773 319 ndash 337

Lakin S amp Wellington J (1994) Who will teach the lsquonature of science teachersrsquo views of

science and their implications for science education International Journal of Science

Education 16 (2) 175-190

Lally D Tax FE Dolan EL (2007) Sowing the Seeds of Dialogue Public Engagement

through Plant Science The Plant Cell 19 2311ndash2319

Lederman NG (1999) Teachersrsquo understanding of the nature of science and classroom

practice Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in

Science Teaching 36 916-929

Lederman NG (1992) Students and teachers conceptions of the nature of science A review

of the research Journal of Research in Science Teaching 29 331ndash359

Lederman NG Lederman SJ (2004) Revising instruction to teach nature of science The

Science Teacher 71 9 36-39

Leite L (2001) Contributos Para Uma Utilizaccedilatildeo Mais Fundamentada do Trabalho

Laboratorial no Ensino das Ciecircncias Cadernos Didaacutecticos de Ciecircncias 1

LisboaMinisteacuterio da Educaccedilatildeo ndash Departamento do Ensino Secundaacuterio 79-97

Locke J McDermid HE (2005) Using Pool Noodles to Teach Mitosis and Meiosis Genetics

Education Note Innovations in Teaching and Learning Genetics Genetics 170 5ndash6

Loper S Baker J (2009) More than one ldquorightrdquo answer Science and Children 47 (3) 32-35

Mervis J (2000) How to Produce Better Math and Science Teachers Science 289 5484

1454-1455

McComas W (2004) Keys to teaching the Nature of Science The Science Teacher 71 9 24-

27

Millar R Osborne JF (1998) Beyond 2000 Science Education for the Future London

Kings College London

Moore G Shaw P (2009) Improving the chances of finding the right partner Current

Opinion in Genetics ampDevelopment 19 2 99-104

Newton P Driver R Osborne J (1999) The place of argumentation in the pedagogy of

school science International Journal of Science Education 21 5 553-576

OrsquoNeill DK Polman J (2004) Why educate ldquolittle scientistsrdquo Examining the potential of

practice-based scientific literacy Journal of Research in Science Teaching 41 3

234-266

Osborne J Erduran S Simon S (2004) Enhancing the quality of argumentation in science

classrooms Journal of Research in Science Teaching 41 10 994-1020

Osborne J Collins S Ratcliff EM Millar R Duschl R (2003) What ldquoideas-about-

sciencerdquo should be taught in school A Delphi study of the expert community

Journal of Research in Science Teaching 40 692-720

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 53

Osborne J Erduran S Simon S Monk M (2001) Enhancing the quality of argument in

school science School Science Review 82 301 63-70

Osborne J amp Dillon J (2008) Science education in Europe Critical reflections Kingrsquos

College London The Nuffield Foundation

Pedrosa MA (2001) Ensino das Ciecircncias e Trabalhos Praacuteticos ndash (Re)Conceptualizarhellip In A

Veriacutessimo A Pedrosa R Ribeiro (Coords) (Re)Pensar o Ensino das Ciecircncias

Lisboa Ministeacuterio da EducaccedilatildeondashDepartamento do Ensino Secundaacuterio 19-33

Raices M DrsquoAngelo M (2012) Nuclear pore complex composition a new regulator of tissue

specific and developmental functions Nat Rev Mol Cell Biol 13 (11) 687-699

Reiss MJ amp Tunnicliffe SD (2001) What sorts of worlds do we live in nowadays

Teaching biology in a post-modern age Journal of Biological Education 35 125-

129

Roberson C Lankford D (2010) Laboratory notebooks in the science classroom The Science

Teacher 77 1 38-42

Sampson V Clark D (2008) The Impact of Collaboration on the Outcomes of Scientific

Argumentation Wiley InterScience (wwwintersciencewileycom)

Schiermeier Q (2010) Back to School Nature463 986-987

Schinske J Clayman K Bush AK Tanner K (2008) Teaching the anatomy of a scientific

journal article Science Teacher 75 7 49-56

Schubert I (2011) Between genes and genomes-future challenges for cytogenetics Frontiers

in Genetics 2 30 1-2

Seethaler S (2005) Helping Students Make Links Through Science Controversy The

American Biology Teacher 67 5 265-274

Shah F Huang J Cui K Nie L Shah T Chen C Wang K (2011) Impact of high-

temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Journal of

Agricultural Science 1-12

Snow CE (2010) Academic language and the challenge of reading for learning about

science Science 328 450-453

Sternberg RJ (2006) The nature of creativity Creativity Research Journal 18 1 87-98

Tanner KD (2004) Involving scientists in K12 science education benefits to scientists from

participating in scientist-teacher partenerships Trends in Science Education

Research

Taylor AR Jones MG Broadwell B Oppewal T (2008) Creativity inquiry or

accountability Scientists and teachers perceptions of science education Wiley

InterScience

Thomas E McDuffie JR (2001) Scientists-Geeks and Nerds Dispelling teachers

stereotypes of scientists Science and Children 16-19

Tippet C (2009) Argumentation the language of science Journal of Elementary Science

Education 21 1 17-25

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

Tomanek D (2005) Building successful partnerships between K-12 and universities Cell

Biol Educ 4 28ndash29

Wang F Hannafin M J (2005) Design-based research and technology-enhanced learning

environments Educational Technology Research and Development 53(4) 5-23

Watters BL (1996) Teaching peace through structured controversy Journal on Excellence in

College Teaching 7 107-125

Wellington JJ (1986) (ed) Controversial Issues in the Curriculum Oxford Basil Blackwell

Waldeyer W Uumlber Karyokinese und ihre Beziehungen zu den Befruchtungsvorgaumlngen Arch

Mikr Anat 1888 321ndash122

Ziman J (2000) Real science-What is and what it means Cambridge Cambridge University

Press

Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 52

Kuhn D (1993) Science as argument Implications for teaching and learning scientific

thinking Science Education 773 319 ndash 337

Lakin S amp Wellington J (1994) Who will teach the lsquonature of science teachersrsquo views of

science and their implications for science education International Journal of Science

Education 16 (2) 175-190

Lally D Tax FE Dolan EL (2007) Sowing the Seeds of Dialogue Public Engagement

through Plant Science The Plant Cell 19 2311ndash2319

Lederman NG (1999) Teachersrsquo understanding of the nature of science and classroom

practice Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in

Science Teaching 36 916-929

Lederman NG (1992) Students and teachers conceptions of the nature of science A review

of the research Journal of Research in Science Teaching 29 331ndash359

Lederman NG Lederman SJ (2004) Revising instruction to teach nature of science The

Science Teacher 71 9 36-39

Leite L (2001) Contributos Para Uma Utilizaccedilatildeo Mais Fundamentada do Trabalho

Laboratorial no Ensino das Ciecircncias Cadernos Didaacutecticos de Ciecircncias 1

LisboaMinisteacuterio da Educaccedilatildeo ndash Departamento do Ensino Secundaacuterio 79-97

Locke J McDermid HE (2005) Using Pool Noodles to Teach Mitosis and Meiosis Genetics

Education Note Innovations in Teaching and Learning Genetics Genetics 170 5ndash6

Loper S Baker J (2009) More than one ldquorightrdquo answer Science and Children 47 (3) 32-35

Mervis J (2000) How to Produce Better Math and Science Teachers Science 289 5484

1454-1455

McComas W (2004) Keys to teaching the Nature of Science The Science Teacher 71 9 24-

27

Millar R Osborne JF (1998) Beyond 2000 Science Education for the Future London

Kings College London

Moore G Shaw P (2009) Improving the chances of finding the right partner Current

Opinion in Genetics ampDevelopment 19 2 99-104

Newton P Driver R Osborne J (1999) The place of argumentation in the pedagogy of

school science International Journal of Science Education 21 5 553-576

OrsquoNeill DK Polman J (2004) Why educate ldquolittle scientistsrdquo Examining the potential of

practice-based scientific literacy Journal of Research in Science Teaching 41 3

234-266

Osborne J Erduran S Simon S (2004) Enhancing the quality of argumentation in science

classrooms Journal of Research in Science Teaching 41 10 994-1020

Osborne J Collins S Ratcliff EM Millar R Duschl R (2003) What ldquoideas-about-

sciencerdquo should be taught in school A Delphi study of the expert community

Journal of Research in Science Teaching 40 692-720

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 53

Osborne J Erduran S Simon S Monk M (2001) Enhancing the quality of argument in

school science School Science Review 82 301 63-70

Osborne J amp Dillon J (2008) Science education in Europe Critical reflections Kingrsquos

College London The Nuffield Foundation

Pedrosa MA (2001) Ensino das Ciecircncias e Trabalhos Praacuteticos ndash (Re)Conceptualizarhellip In A

Veriacutessimo A Pedrosa R Ribeiro (Coords) (Re)Pensar o Ensino das Ciecircncias

Lisboa Ministeacuterio da EducaccedilatildeondashDepartamento do Ensino Secundaacuterio 19-33

Raices M DrsquoAngelo M (2012) Nuclear pore complex composition a new regulator of tissue

specific and developmental functions Nat Rev Mol Cell Biol 13 (11) 687-699

Reiss MJ amp Tunnicliffe SD (2001) What sorts of worlds do we live in nowadays

Teaching biology in a post-modern age Journal of Biological Education 35 125-

129

Roberson C Lankford D (2010) Laboratory notebooks in the science classroom The Science

Teacher 77 1 38-42

Sampson V Clark D (2008) The Impact of Collaboration on the Outcomes of Scientific

Argumentation Wiley InterScience (wwwintersciencewileycom)

Schiermeier Q (2010) Back to School Nature463 986-987

Schinske J Clayman K Bush AK Tanner K (2008) Teaching the anatomy of a scientific

journal article Science Teacher 75 7 49-56

Schubert I (2011) Between genes and genomes-future challenges for cytogenetics Frontiers

in Genetics 2 30 1-2

Seethaler S (2005) Helping Students Make Links Through Science Controversy The

American Biology Teacher 67 5 265-274

Shah F Huang J Cui K Nie L Shah T Chen C Wang K (2011) Impact of high-

temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Journal of

Agricultural Science 1-12

Snow CE (2010) Academic language and the challenge of reading for learning about

science Science 328 450-453

Sternberg RJ (2006) The nature of creativity Creativity Research Journal 18 1 87-98

Tanner KD (2004) Involving scientists in K12 science education benefits to scientists from

participating in scientist-teacher partenerships Trends in Science Education

Research

Taylor AR Jones MG Broadwell B Oppewal T (2008) Creativity inquiry or

accountability Scientists and teachers perceptions of science education Wiley

InterScience

Thomas E McDuffie JR (2001) Scientists-Geeks and Nerds Dispelling teachers

stereotypes of scientists Science and Children 16-19

Tippet C (2009) Argumentation the language of science Journal of Elementary Science

Education 21 1 17-25

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

Tomanek D (2005) Building successful partnerships between K-12 and universities Cell

Biol Educ 4 28ndash29

Wang F Hannafin M J (2005) Design-based research and technology-enhanced learning

environments Educational Technology Research and Development 53(4) 5-23

Watters BL (1996) Teaching peace through structured controversy Journal on Excellence in

College Teaching 7 107-125

Wellington JJ (1986) (ed) Controversial Issues in the Curriculum Oxford Basil Blackwell

Waldeyer W Uumlber Karyokinese und ihre Beziehungen zu den Befruchtungsvorgaumlngen Arch

Mikr Anat 1888 321ndash122

Ziman J (2000) Real science-What is and what it means Cambridge Cambridge University

Press

Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 53

Osborne J Erduran S Simon S Monk M (2001) Enhancing the quality of argument in

school science School Science Review 82 301 63-70

Osborne J amp Dillon J (2008) Science education in Europe Critical reflections Kingrsquos

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Pedrosa MA (2001) Ensino das Ciecircncias e Trabalhos Praacuteticos ndash (Re)Conceptualizarhellip In A

Veriacutessimo A Pedrosa R Ribeiro (Coords) (Re)Pensar o Ensino das Ciecircncias

Lisboa Ministeacuterio da EducaccedilatildeondashDepartamento do Ensino Secundaacuterio 19-33

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specific and developmental functions Nat Rev Mol Cell Biol 13 (11) 687-699

Reiss MJ amp Tunnicliffe SD (2001) What sorts of worlds do we live in nowadays

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129

Roberson C Lankford D (2010) Laboratory notebooks in the science classroom The Science

Teacher 77 1 38-42

Sampson V Clark D (2008) The Impact of Collaboration on the Outcomes of Scientific

Argumentation Wiley InterScience (wwwintersciencewileycom)

Schiermeier Q (2010) Back to School Nature463 986-987

Schinske J Clayman K Bush AK Tanner K (2008) Teaching the anatomy of a scientific

journal article Science Teacher 75 7 49-56

Schubert I (2011) Between genes and genomes-future challenges for cytogenetics Frontiers

in Genetics 2 30 1-2

Seethaler S (2005) Helping Students Make Links Through Science Controversy The

American Biology Teacher 67 5 265-274

Shah F Huang J Cui K Nie L Shah T Chen C Wang K (2011) Impact of high-

temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance Journal of

Agricultural Science 1-12

Snow CE (2010) Academic language and the challenge of reading for learning about

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Sternberg RJ (2006) The nature of creativity Creativity Research Journal 18 1 87-98

Tanner KD (2004) Involving scientists in K12 science education benefits to scientists from

participating in scientist-teacher partenerships Trends in Science Education

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accountability Scientists and teachers perceptions of science education Wiley

InterScience

Thomas E McDuffie JR (2001) Scientists-Geeks and Nerds Dispelling teachers

stereotypes of scientists Science and Children 16-19

Tippet C (2009) Argumentation the language of science Journal of Elementary Science

Education 21 1 17-25

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

Tomanek D (2005) Building successful partnerships between K-12 and universities Cell

Biol Educ 4 28ndash29

Wang F Hannafin M J (2005) Design-based research and technology-enhanced learning

environments Educational Technology Research and Development 53(4) 5-23

Watters BL (1996) Teaching peace through structured controversy Journal on Excellence in

College Teaching 7 107-125

Wellington JJ (1986) (ed) Controversial Issues in the Curriculum Oxford Basil Blackwell

Waldeyer W Uumlber Karyokinese und ihre Beziehungen zu den Befruchtungsvorgaumlngen Arch

Mikr Anat 1888 321ndash122

Ziman J (2000) Real science-What is and what it means Cambridge Cambridge University

Press

Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia 54

Tomanek D (2005) Building successful partnerships between K-12 and universities Cell

Biol Educ 4 28ndash29

Wang F Hannafin M J (2005) Design-based research and technology-enhanced learning

environments Educational Technology Research and Development 53(4) 5-23

Watters BL (1996) Teaching peace through structured controversy Journal on Excellence in

College Teaching 7 107-125

Wellington JJ (1986) (ed) Controversial Issues in the Curriculum Oxford Basil Blackwell

Waldeyer W Uumlber Karyokinese und ihre Beziehungen zu den Befruchtungsvorgaumlngen Arch

Mikr Anat 1888 321ndash122

Ziman J (2000) Real science-What is and what it means Cambridge Cambridge University

Press

Endereccedilos eletroacutenicos

httpeceuropaeuprogrammeshorizon2020ennewscall-making-science-education-and-

careers-attractive-young-people

httpciencia13-14fculpt

wwwemblorgells

wwwgppqfctpth2020

wwwdgesmctespt XIX conferecircncia Ibero-Americana de Ministros da Educaccedilatildeo 2009

www21stcenturyskillsorg Partnership for 21st Century Skills 2008

wwweurovolvoxorg

wwwoecdorgpisa

wwwcienciavivaptescolhercienciaprojectos

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia I

ANEXOS

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia II

ANEXO I

Inqueacuterito Perceccedilatildeo dos estudantes do ensino secundaacuterio sobre a natureza da ciecircncia e

cientistas

INQUEacuteRITO

1- Indica trecircs caracteriacutesticas de um ldquocientista idealrdquo

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

c _______________________________________________________________

2- Indica trecircs nomes de cientistas e a respetiva aacuterea de atividade cientiacutefica que te

ocorrem imediatamente

Cientista (Nome) Aacuterea cientiacutefica

3- Que ideia tens da personalidade de um cientista por exemplo de um bioacutelogo Para

cada uma das aliacuteneas assinala sublinhando apenas um dos termos

a Altruiacutesta ou egoiacutesta

b Arrumado ou desarrumado

c Rico ou pobre

d Trabalha colaborativamente ou individualista

e Divertido ou triste

f Veste-se num estilo formal (ex fato e gravata) ou informal ex (calccedilas de

ganga)

g Parece muito asseado ou pelo contraacuterio poderaacute ter um aspeto pouco

limpo

4- Como pensas que seraacute um dia de trabalho de um Bioacutelogo (assinala apenas as duas

opccedilotildees que te parecerem mais adequadas)

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia III

a Na bancada do laboratoacuterio a pipetar soluccedilotildees

b No gabinete

c No computador

d A ler artigos

e Ao microscoacutepio

f Em frente a uma maacutequina com muitos bototildees

g No campo

h Num seminaacuterio

i Em reuniotildees de trabalho

5- Qual o horaacuterio de trabalho dos cientistas

a 900-1700

b 800-2000

c Noite

d 1000-2300

e Natildeo tecircm horaacuterio

6- Os cientistas vatildeo trabalhar durante os fins-de-semana ou feriados

a Frequentemente

b Nunca

c Sim mas apenas quando estritamente necessaacuterio

7- O que imaginas que fazem os cientistas para aleacutem da ciecircncia Indica trecircs

atividades

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

8- Jaacute tiveste oportunidade de conversar com algum cientista (assina uma opccedilatildeo)

a Sim

b Natildeo

9- Indica dois modos que o cientista utiliza para divulgar o seu trabalho

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

10- Os cientistas partilham e trocam informaccedilotildees entre si (seleciona uma das aliacuteneas)

a Sim

b Natildeo

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Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia IV

11- Se respondeste sim agrave questatildeo anterior como pensas que os cientistas comunicam

(seleciona a opccedilatildeo que te parece ser a mais frequente)

a Por correio eletroacutenico (e-mail)

b Por correio

c Outra forma Qual________________________________________

12- Os cientistas escrevem e publicam artigos cientiacuteficos Porquecirc Indica duas razotildees

a _______________________________________________________________

b _______________________________________________________________

13- Relativamente agraves metodologias utilizadas nas aulas de ciecircncias jaacute tiveste

oportunidade de

a Realizar um Poster cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

b Simular a realizaccedilatildeo de um congresso cientiacutefico

i Sim

ii Natildeo

c Construir um projeto de investigaccedilatildeo a partir de uma questatildeo inicial

i Sim

ii Natildeo

d Construir tu proacuteprio um protocolo experimental para realizar numa aula

praacutetica laboratorial

i Sim

ii Natildeo

e Contactar de alguma forma com artigos cientiacuteficos publicados em revistas

internacionais por exemplo analisar tiacutetulos resumos ou figuras

i Sim

ii Natildeo

14- No seu trabalho o cientista utiliza uma ferramenta muito importante o caderno de

laboratoacuterio

a O que pensas que escreve o cientista no caderno de laboratoacuterio

_____________________________________________________________________

b Na tua opiniatildeo qual a importacircncia do caderno de laboratoacuterio Indica

duas razotildees

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais

Ana Paula Santos - Um contributo para o ensino da natureza da ciecircncia

Universidade Lusoacutefona de Humanidades e Tecnologias ndash Faculdade de Engenharia V

_______________________________________________________________

15- Imagina que eacutes um Bioacutelogo e que trabalhas num instituto de investigaccedilatildeo O alarme

de incecircndio no instituto dispara e eacute iniciado o processo de evacuaccedilatildeo do edifiacutecio

Tens alguns segundos para agarrares alguns objetos antes de saiacuteres O que

selecionarias para colocar a salvo (assinala apenas uma opccedilatildeo)

i Carteira com dinheiro e documentos

ii Computador

iii Caderno de laboratoacuterio

16- Imagina que estaacutes no supermercado e tens um pacote de soja O roacutetulo indica que

se trata de um alimento geneticamente modificado Estaacutes indeciso e precisas de uma

informaccedilatildeo fidedigna Dos profissionais a seguir indicados seleciona a quem

recorrerias para te esclarecer as duacutevidas Ordena de 1 a 8 as tuas preferecircncias (1

para a profissatildeo que te inspira mais confianccedila ateacute ao 8 que corresponderaacute agrave

profissatildeo que te inspira menos confianccedila

Meacutedico

Professor

Engenheiro

Politico

Arquiteto

Cientista

Enfermeiro

Advogado

17- Finalmente apelando agrave imaginaccedilatildeo representa atraveacutes um desenho ou de um

esquema um dia de trabalho de um Bioacutelogo que estude plantas ou animais