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Essenciais 
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Conhecimentos científicos 
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Considerações finais 
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Conceito global: 
O fluxo de energia e o ciclo de matéria na Biosfe...
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Coerência curricular 
Ausência de conteúdo desafiador 
Demasiada ênfase em factos e ausência de uma orientação conceptual ...
Referências 
Afonso, M., Alveirinho, D., Tomás, H., Calado, S., Ferreira, S., Silva, P.,  Alves, V. (2013). Que ciência se...
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Comunicação apresentada no Seminário “Currículos de nível elevado no ensino das ciências: Conceptualização do conhecimento e das capacidades”, a 27 de outubro de 2014 no Conselho Nacional de Educação

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Conceptualização do conhecimento e das capacidades em currículos: Resultados de investigação e propostas de mudança

  1. 1. CURRÍCULOS DE NÍVEL ELEVADO NO ENSINO DAS CIÊNCIAS CONCEPTUALIZAÇÃO DO CONHECIMENTO E DAS CAPACIDADES 27 . OUTUBRO . 2014 Conselho Nacional de Educação Ana Maria Morais Isabel Pestana Neves Instituto de Educação, Universidade de Lisboa Margarida Afonso ESE de Castelo Branco / IE, UL Sílvia Ferreira EBI do Carregado / IE, UL
  2. 2. O que mostra a investigação? 1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo Currículos de ciências conceptualmente exigentes Proposta de mudança Inter-relação fotossíntese/respiração
  3. 3. CURRÍCULOS (DPO) Nível de exigência conceptual Currículos de nível elevado no ensino das ciências Morais Neves, 2012 Exigência conceptual e investigação no contexto educacional das ciências Complexidade do conhecimento científico Complexidade da relação entre discursos Complexidade das capacidades cognitivas Princípios específicos do currículo Princípios gerais do currículo Processos de recontextualização Processos de recontextualização MANUAIS ESCOLARES DPR PRÁTICAS PEDAGÓGICAS
  4. 4. CONCEPTUALIZAÇÃO DO CONHECIMENTO E DAS CAPACIDADES EM CURRÍCULOS RESULTADOS DA INVESTIGAÇÃO
  5. 5. A exigência conceptual no ensino básico – do 1º ao 9º ano de escolaridade A investigação tem procurado contribuir para um melhor conhecimento da educação científica promovida nos primeiros anos de escolaridade em termos de exigência conceptual. O QUE O COMO IntradisciplinaridadConhecimentos e Currículos de nível elevado no ensino das ciências Relação entre conhecimentos científicos/não científicos Capacidades cognitivas gerais Capacidades investigativas científicos Exigência Conceptual (dimensões analisadas) geral específico/ciências interno externo
  6. 6. Documentos Competências Essenciais Orientações curriculares Programas Manuais Escolares Práticas Pedagógicas dos Professores Contexto de Avaliação Indicador – Intradisciplinaridade Grau 1 – Enumera os produtos vulcânicos emitidos. Grau 2 – Refere as várias funções do sangue. Grau 3 – Comenta a afirmação: “Os decompositores são fundamentais no equilíbrio dos ecossistemas”. Grau 4 – Relaciona a ocorrência de sismos com a ação de forças que se desenvolvem no interior da Terra. Currículos de nível elevado no ensino das ciências Manuais escolares do 3º CEB A exigência conceptual no ensino básico – do 1º ao 9º ano de escolaridade
  7. 7. Resultados da investigação Capacidades cognitivas 100% 80% 60% 40% 20% Currículos de nível elevado no ensino das ciências Afonso et al., 2013 1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo 0% CE Prog PP CE Prog PP CE OC PP G4 G3 G2 G1
  8. 8. Resultados da investigação Conhecimentos científicos 100% 80% 60% 40% 20% Currículos de nível elevado no ensino das ciências Afonso et al., 2013 1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo 0% CE Prog PP CE Prog PP CE OC PP G4 G3 G2 G1
  9. 9. Resultados da investigação Relações intradisciplinares 100% 80% 60% 40% 20% Currículos de nível elevado no ensino das ciências Afonso et al., 2013 1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo 0% CE Prog PP CE Prog PP CE OC PP G4 G3 G2 G1
  10. 10. Considerações finais Currículos de nível elevado no ensino das ciências Afonso et al., 2013 Resultado-Síntese Os documentos analisados revelam níveis baixos de exigência conceptual e os níveis de exigência conceptual tendem a ser cada vez mais baixos à medida que passamos do documento das competências essenciais para os manuais escolares e para a prática pedagógica dos professores (fichas de avaliação).
  11. 11. Considerações finais Políticas educativas para a melhoria da educação científica Valorização da exigência conceptual, como dimensão de uma educação científica com significado: A promoção de níveis elevados de exigência conceptual é essencial em qualquer nível de ensino. Produção de materiais de apoio, para professores e para alunos, de elevada qualidade conceptual e processual, que facilite a promoção de níveis elevados de exigência conceptual. Coerência horizontal e vertical na aprendizagem dos conceitos científicos e no desenvolvimento dos processos investigativos com níveis de complexidade e abrangência crescentes. Currículos de nível elevado no ensino das ciências Afonso et al., 2013
  12. 12. CONCEPTUALIZAÇÃO DO CONHECIMENTO E DAS CAPACIDADES EM CURRÍCULOS PROPOSTA DE MUDANÇA
  13. 13. A ciência inclui áreas inter-relacionadas de uma grande abrangência, como a Biologia, a Geologia, a Física e a Química, e que continuam a expandir-se a uma velocidade cada vez maior. A simples memorização dos detalhes factuais destas áreas tão abrangentes não é uma opção viável. De que modo o processo de ensino/aprendizagem pode ir além dos factos e desenvolver uma visão coerente da ciência? Campbell Reece, 2008
  14. 14. Proposta de mudança Inter-relação fotossíntese/respiração A temática da complementaridade entre os processos de fotossíntese e respiração deve ser abordada no ensino básico, contribuindo para o desenvolvimento da literacia científica dos alunos. Currículos de nível elevado no ensino das ciências Amir Tamir, 1994; Millar Osborne, 1998 Os alunos apresentam diversas conceções alternativas sobre esta temática. Melillán, Cañal Vega, 2006
  15. 15. Proposta de mudança Inter-relação fotossíntese/respiração A fotossíntese e a respiração são dois processos fundamentais que influenciam o ciclo de matéria e o fluxo de energia na biosfera. Para compreender de que forma um organismo, um ecossistema ou a biosfera funcionam, é necessário perceber as diferenças entre os dois processos metabólicos, bem como os aspetos que têm em comum e a inter-relação entre eles. Currículos de nível elevado no ensino das ciências Amir Tamir, 1994
  16. 16. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB Conceito global: O fluxo de energia e o ciclo de matéria na Biosfera são assegurados pela relação fotossíntese/respiração. Principais conceitos: Em qualquer ecossistema ocorrem simultaneamente a fotossíntese e a respiração, estando o ciclo do oxigénio estreitamente ligado ao ciclo do carbono. Currículos de nível elevado no ensino das ciências
  17. 17. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB A matéria orgânica que é fabricada através da fotossíntese, a partir da água e do dióxido de carbono com simultânea libertação de oxigénio, é degradada através da respiração dos seres vivos da qual resulta água e dióxido de carbono que ficam novamente disponíveis para a fotossíntese. Currículos de nível elevado no ensino das ciências (Morais, Neves Galhardo, 1983)
  18. 18. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB A matéria orgânica, que é sintetizada pelos organismos fotossintéticos, contém energia química que tem origem na energia luminosa e que se liberta através da respiração para ser utilizada pelos seres vivos, dissipando-se sob a forma de calor. Currículos de nível elevado no ensino das ciências Energia luminosa Ecossistema Calor Calor Produtores (plantas e outros organismos fotossintéticos) Energia química Consumidores (como animais) Ciclo de matéria (Campbell Reece, 2008)
  19. 19. Inter-relação fotossíntese/respiração Tubo 1 – água + azul-de-bromotimol Tubo 2 – água + azul-de- bromotimol + caracol Tubo 3 – água + azul-de- bromotimol + planta Tubo 4 – água + azul-de- caracol + planta Currículos de nível elevado no ensino das ciências Morais, Neves Galhardo, 1983 3º ciclo do EB 1. Atividade laboratorial Tubo Resultados (cor do azul-de-bromotimol) Luz Escuras 1 Azul Azul 2 Amarelo Amarelo 3 Azul Amarelo 4 Azul Amarelo bromotimol + O azul-de-bromotimol é um indicador de CO2 que toma a cor amarela quando o meio é ácido (presença de CO2) e azul quando o meio é básico (ausência de CO2).
  20. 20. Nível de inquérito Questão Métodos Currículos de nível elevado no ensino das ciências Interpretação dos resultados 1 (de confirmação) X X X 2 (estruturado) X X 3 (guiado) X 4 (aberto) X – informação fornecida pelo professor. Bell et al., 2005 Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB
  21. 21. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB – Atividade 1 Currículos de nível elevado no ensino das ciências Morais, Neves Galhardo, 1983
  22. 22. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB 2. Atividade laboratorial O azul-de-metileno é um indicador de oxidação-redução que na sua forma oxidada, num ambiente rico em oxigénio, tem cor azul e na forma reduzida fica incolor, o que acontece quando o oxigénio é consumido. Currículos de nível elevado no ensino das ciências Tubo Resultados (cor do azul-de-metileno) Luz Escuras 1 Azul Azul 2 Incolor Incolor 3 Azul Incolor 4 Azul claro Incolor Tubo 1 – água + azul-de-metileno Tubo 2 – água + azul-de- metileno + caracol Tubo 3 – água + azul-de- metileno + planta Tubo 4 – água + azul-de- metileno + caracol + planta
  23. 23. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB – Conjunto das duas atividades Currículos de nível elevado no ensino das ciências Morais, Neves Galhardo, 1983
  24. 24. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB 3. Atividade laboratorial Currículos de nível elevado no ensino das ciências 28 26 24 22 20 18 16 14 0 1 2 3 4 5 Temperatura (ºC) Dias A B Steane, s.d.
  25. 25. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB – Conjunto das três atividades Currículos de nível elevado no ensino das ciências Morais, Neves Galhardo, 1983
  26. 26. Inter-relação fotossíntese/respiração 3º ciclo do EB 7. Compreender a importância dos fluxos de energia na dinâmica dos ecossistemas 7.1. Indicar formas de transferência de energia existentes nos ecossistemas. 7.2. Construir cadeias tróficas de ambientes marinhos, fluviais e terrestres. 7.3. Elaborar diversos tipos de cadeias tróficas a partir de teias alimentares. 7.4. Indicar impactes da ação humana que contribuam para a alteração da dinâmica das teias alimentares. 7.5. Discutir medidas de minimização dos impactes da ação humana na alteração da dinâmica dos ecossistemas. 8. Sintetizar o papel dos principais ciclos de matéria nos ecossistemas 8.1. Explicar o modo como algumas atividades dos seres vivos (alimentação, respiração, fotossíntese) interferem nos ciclos de matéria. 8.2. Explicitar a importância da reciclagem da matéria na dinâmica dos ecossistemas. 8.3. Interpretar as principais fases do ciclo da água, do ciclo do carbono, do ciclo do oxigénio e do ciclo do azoto, a partir de esquemas. 8.4. Justificar o modo como a ação humana pode interferir nos principais ciclos de matéria e afetar os ecossistemas. Currículos de nível elevado no ensino das ciências 8º ano
  27. 27. Muitos currículos de ciências perderam a visão de uma estrutura curricular clara e consistente, com base em esquemas conceptuais. Em vez disso, existem aglomerados curriculares baseados numa diversidade de atividades a que falta coerência conceptual. Bybee, 2003
  28. 28. Coerência curricular Inter-relação fotossíntese/respiração em vários níveis de escolaridade Nível de escola-ridade Explicitação dos conceitos Exemplos de exploração Currículos de nível elevado no ensino das ciências Níveis de organização biológica 3º ciclo O fluxo de energia e o ciclo de matéria na Biosfera são assegurados pela relação fotossíntese/respiração. No estudo dos ecossistemas, relacionar o ciclo de matéria e de energia com a inter-relação fotossíntese/respiração. Ecossistema Fotossíntese: Em presença da luz, os seres vivos com clorofila, consomem CO2 e libertam o O2 e, neste processo, fabricam matéria orgânica. Respiração: Os seres vivos utilizam O2 e libertam CO2 e, neste processo, asseguram a sua sobrevivência. No estudo da diversidade de plantas e animais, relacionar a libertação de O2 e o consumo de CO2 com a fotossíntese e o consumo de O2 e a libertação de CO2 com a respiração. 2º ciclo 1º ciclo Fotossíntese: As plantas precisam de água e de luz para sobreviverem. Respiração: Os seres vivos precisam de oxigénio para sobreviverem. No estudo dos fatores ambientais, relacionar alguns fatores abióticos (água, luz, oxigénio) com a vida das plantas e dos animais. Organismo Organismo
  29. 29. Coerência curricular Inter-relação fotossíntese/respiração em vários níveis de escolaridade Nível de escola-ridade Explicitação dos conceitos Exemplos de exploração Currículos de nível elevado no ensino das ciências Níveis de organização biológica Ensino secundário 3º ciclo O fluxo de energia e o ciclo de matéria na Ecosfera são assegurados pela relação fotossíntese/respiração. No estudo dos ecossistemas, relacionar o ciclo de matéria e de energia com a inter-relação fotossíntese/respiração. Ecossistema Fotossíntese: relacionar a taxa fotossintética com a intensidade luminosa, mediada, por exemplo, pela temperatura e CO2. Relação fotossíntese/respiração: relacionar o ciclo de Calvin com o ciclo de Krebs. Fotossíntese: A energia luminosa é convertida em energia química que é armazenada em compostos orgânicos (inclui as reações fotoquímicas e o ciclo de Calvin). Respiração celular: Através de vias catabólicas de respiração aeróbia e anaeróbia, as moléculas orgânicas são degradadas com produção de ATP (inclui a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa). Celular Molecular
  30. 30. Coerência curricular Inter-relação fotossíntese/respiração em vários níveis de escolaridade Nível de escolaridade Nível de alfabetismo científico (ex.: conceito de fotossíntese) Multidimensional (o aluno tem um conhecimento abrangente, detalhado e inter-relacionado do conceito) 3º ciclo Estrutural (o aluno constrói um significado adequado do conceito) Currículos de nível elevado no ensino das ciências Funcional (o aluno é capaz de definir o conceito) 2º ciclo 1º ciclo Nominal (o aluno está consciente do conceito) Ensino secundário (BSCS, 1995) Conceito de fotossíntese
  31. 31. Coerência curricular Inter-relação fotossíntese/respiração em vários níveis de escolaridade Nível de escolaridade Currículos de nível elevado no ensino das ciências Processos científicos Capacidades de processos científicos: - Formulação de problemas - Formulação de hipóteses - Planeamento experimental - Interpretação de resultados 3º ciclo Interação simples de variáveis (qualitativas/quantitativas) Interação simples de variáveis (qualitativas/quantitativas) 2º ciclo 1º ciclo Interação complexa de variáveis (quantitativas) Ensino secundário Interação simples de variáveis (qualitativas/quantitativas) Níveis crescentes de complexidade
  32. 32. Coerência curricular Ausência de conteúdo desafiador Demasiada ênfase em factos e ausência de uma orientação conceptual Ausência de um foco instrucional Ausência de profundidade no tratamento dos conteúdos Tempo inadequado de aprendizagem Tempo reduzido e inadequado no caso de alguns conceitos e demasiado tempo no caso de outros Ausência de relações verticais e horizontais dos conteúdos Ausência de relações entre conhecimentos científicos e processos científicos nas dimensões horizontal e vertical do currículo Currículos de nível elevado no ensino das ciências Bybee, 2003 Críticas recentes aos currículos de ciências
  33. 33. Referências Afonso, M., Alveirinho, D., Tomás, H., Calado, S., Ferreira, S., Silva, P., Alves, V. (2013). Que ciência se aprende na escola?. Lisboa: Fundação Francisco Manuel dos Santos. Amir, R., Tamir, P. (1994). In-depth analysis of misconceptions as a basis for developing research-based remedial instruction: The case of photosynthesis. The American Biology Teacher, 56(2), 94-100. Bell, L. R., Smetana, L., Binns, I. (2005). Simplifying inquiry instruction: Assessing the inquiry level of classroom activities. The Science Teacher, 72(7), 30–33. BSCS (Biological Sciences Curriculum Studies) (1995). Developing biological literacy. Dubuque, Iowa: Kendall. BSCS (Biological Sciences Curriculum Studies) (2009). The Biology teacher’s handbook (4ª ed.). Arlington, VA: NSTA Press. Bybee, R. W. (2003). The teaching of science: Content, coherence, and congruence. Recuperado de http://brandwein.org/lecture/bybee Campbell, N., Reece, J. (2008). Biology (8ª ed.). San Francisco: Pearson/ Benjamin Cummings. Domingos (atualmente Morais), A. M., Neves, I. P., Galhardo, L. (1983). Ciências do Ambiente: Livro do professor. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian. Melillán, M. C., Cañal, P., Vega, M. R. (2006). Las concepciones de los estudiantes sobre la fotosíntesis y la respiración: Una revisión sobre la investigación didáctica en el campo de la enseñanza y el aprendizaje de la nutrición de las plantas. Enseñanza de las Ciencias, 24(3), 401-410. Millar, R., Osborne, J. (1998). Beyond 2000: Science education for the future. London: King’s College London School of Education. Steane, R. (s.d.). The respiration process. Recuperado de http://www.biotopics.co.uk/humans/respro.html. Currículos de nível elevado no ensino das ciências

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