introdução

Caro estudante, nesta aula vamos aprender sobre os objetos do conhecimento e as habilidades indicadas na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) para o ensino de Ciências da Natureza no 1º, 2º e 3º anos do ensino fundamental. Para isso, conheceremos as habilidades sugeridas para cada objeto do conhecimento e possíveis atividades que abordem as temáticas pertinentes à unidade temática “Matéria e Energia”. Além disso, analisaremos um plano de aula, seus respectivos objetivos de ensino e aprendizagem, habilidades e objetos de conhecimento, tomando como ponto de partida a temática, que poderá ser desenvolvida de maneira interdisciplinar, envolvendo as áreas de Ciências e Língua Portuguesa. Ou seja, por meio deste material, você poderá observar, na prática, como funciona a proposição de atividades interdisciplinares no ensino de Ciências.

Objetos de conhecimento e habilidades para o ensino de Ciências Naturais – 1º, 2º e 3º anos do ensino fundamental

Nesta etapa de aprendizagem, conheceremos os objetos de conhecimento relacionados à unidade temática “Matéria e Energia”, vinculada ao 1º, 2º e 3º anos do ensino fundamental. Para a BNCC, “antes de iniciar sua vida escolar, as crianças já convivem com fenômenos, transformações e aparatos tecnológicos em seu dia a dia” (BRASIL, 2018, p. 331). O ensino, em todas as etapas da educação básica, precisa fornecer ao aluno da educação infantil a oportunidade de explorar ambientes e fenômenos, bem como de entender a relação com seu próprio corpo e bem-estar, em todos os campos de experiências. No ensino fundamental, parte-se do pressuposto de que os estudantes possuem vivências, saberes, interesses e curiosidades sobre o mundo natural e tecnológico, os quais devem ser valorizados e mobilizados. Esses elementos devem ser “o ponto de partida de atividades que assegurem a eles construir conhecimentos sistematizados de Ciências, oferecendo-lhes elementos para que compreendam desde fenômenos de seu ambiente imediato até temáticas mais amplas” (BRASIL, 2018, p. 331). A BNCC indica, ainda, que não basta que os conhecimentos científicos sejam apresentados aos alunos; é preciso oferecer oportunidades para que os estudantes, de fato, se envolvam em processos de aprendizagem nos quais possam vivenciar momentos de investigação, os quais lhes possibilitem exercitar e ampliar sua curiosidade, além de outros componentes relevantes para o processo de ensino e aprendizagem.
Nesse contexto, vamos conhecer os objetos de conhecimento e habilidades relacionados ao 1º, 2º e 3º anos, sugeridos pela BNCC. No 1º ano do ensino fundamental, o objeto de conhecimento versa sobre as características dos materiais. Esse tema diz respeito a informações sobre forma, tamanho, aspecto, entre outros elementos. Comparar características de diferentes materiais presentes em objetos de uso cotidiano é uma habilidade indicada para essa etapa do ensino fundamental (BRASIL, 2018).
No 2º ano do ensino fundamental, no contexto da unidade temática “Matéria e Energia”, os objetos do conhecimento referem-se a propriedades e usos dos materiais e prevenção de acidentes domésticos, temática que é pertinente ao desenvolvimento das seguintes habilidades: identificar a diferença de feitio dos objetos e os modos como podem ser utilizados no cotidiano; elaborar (criar) objetos usados no cotidiano com matérias de propriedades diferentes (macios, resistentes, maleáveis); fortalecer o conhecimento e senso crítico sobre os cuidados necessários “à prevenção de acidentes domésticos” (BRASIL, 2018, p. 333).
Para o 3º ano do ensino fundamental, o conteúdo abrange temas como produção de som, efeitos da luz nos materiais e saúde auditiva e visual, verificando o modo como esses elementos podem interagir no meio. As habilidades indicadas para essa etapa do ensino fundamental estão relacionadas ao manuseio de materiais que ajudem a produzir sons, trabalhando, dessa forma, as diferentes vibrações de objetos variados. “Experimentar e relatar o que ocorre com a passagem da luz através de objetos transparentes e discutir hábitos necessários para a manutenção da saúde auditiva e visual, considerando as condições do ambiente em termos de som e luz” (BRASIL, 2018, p. 333), também são habilidades pertinentes ao conteúdo apresentado.

Atividades de ensino para o ensino de Ciências da Natureza

Levando em consideração que a BNCC sugere, para o período do ensino fundamental, que o educando possa elaborar conhecimento sobre a natureza da matéria, estudar a constituição de diversos materiais, bem como as mudanças que podem ocorrer neles, as fontes e tipos de energia que utilizamos no cotidiano, apresentaremos, neste bloco de estudos, os modos pelos quais podemos desenvolver, em atividades de ensino, os conteúdos e as habilidades a serem trabalhados na etapa de aprendizagem que abrande o 1º, 2º e 3º anos do ensino fundamental. Trata-se de uma proposta cujo objetivo é fornecer contribuições para que o educando também se envolva em processos de aprendizagem das linguagens e dos procedimentos próprios das Ciências da Natureza (BRASIL, 2018).
As habilidades a serem desenvolvidas durante o ensino de Ciências para o 1º ano do ensino fundamental, tomando como objeto do conhecimento as características dos materiais, podem ser pensadas da seguinte forma: a habilidade que abrange a ação de comparar características de diferentes materiais presentes em objetos de uso cotidiano pode ser aprimorada por meio de atividades que apresentem discussões sobre a origem dos itens a serem estudados, a maneira como são descartados e como podem ser usados de forma mais consciente na sociedade. As habilidades propostas para o desenvolvimento do ensino de Ciências no 2º ano do ensino fundamental, considerando como objetos do conhecimento as propriedades e usos dos materiais e a prevenção de acidentes domésticos, podem ser articuladas com base na ação de identificar de que materiais são feitos os objetos que fazem parte da vida cotidiana. Para efetuar essa atividade, pode-se explorar o manuseio de materiais como metais, madeira, vidro, etc., bem como apresentar questionamentos sobre como esses objetos são utilizados durante as tarefas diárias de uma família e com quais materiais tais itens eram fabricados no passado. A habilidade que envolve a ação de sugerir o uso de materiais distintos para a construção de objetos de uso cotidiano pode ser pensada a partir de atividades que tenham a finalidade de fortalecer o conhecimento das propriedades dos materiais estudados, como flexibilidade, dureza, transparência, entre outras características.
Já a habilidade que compreende a ação de discutir os cuidados necessários à prevenção de acidentes domésticos podem ser trabalhada com atividades que tratem do cuidado no manuseio de objetos cortantes e inflamáveis, eletricidade, produtos de limpeza, medicamentos, entre outros componentes.
A organização do ensino das Ciências da Natureza presente na BNCC foi estruturada com o objetivo de desenvolver, no educando, um conjunto de habilidades cuja complexidade cresce progressivamente ao longo dos anos. Além disso, há o interesse em mobilizar “conhecimentos conceituais, linguagens e alguns dos principais processos, práticas e procedimentos de investigação envolvidos na dinâmica da construção de conhecimentos na ciência” (BRASIL, 2018, p. 330).

Análise de plano de aula sobre a unidade “Matéria e Energia”

Neste bloco de estudos, analisaremos a temática abordada em um plano de aula para o 1º do ensino fundamental, verificando os objetos de conhecimento e as habilidades esperadas para cada atividade proposta. O plano de aula para o 1º ano do ensino fundamental versa sobre a temática Impactos ambientais causados pelo óleo de cozinha e foi desenvolvido por Eliane de Siqueira ([s. d.]). As atividades propostas abrangeram duas áreas de conhecimento: as Ciências e a Língua Portuguesa. Este plano de aula nos indica que um determinado tema pode ser trabalhado de maneira interdisciplinar, contemplando duas áreas que, apesar de serem distintas, viabilizam uma interação do conhecimento. No plano de aula em questão, a autora indicou três habilidades – ações que deveriam ser desenvolvidas pelos alunos. Das três habilidades propostas, duas estão relacionadas ao ensino de Língua Portuguesa e uma, ao ensino de Ciências. A habilidade interligada ao ensino de Ciência é a de comparar características de diferentes materiais presentes em objetos de uso cotidiano, discutindo sobre sua origem, o modo como são descartados e como podem ser usados de forma mais consciente. As habilidades associadas ao ensino de Língua Portuguesa são as de planejar e produzir, com certa autonomia, pequenos registros de observação de resultados de pesquisa que sejam coerentes com um tema investigado, além de identificar e reproduzir, em relatos de experimentos, entrevistas, verbetes de enciclopédia infantil, digitais ou impressos, a formatação e diagramação específica de cada um desses gêneros, inclusive em suas versões orais. Em relação aos objetivos específicos, a atividade foi pensada para: vivenciar uma situação de aprendizagem; investigar possibilidades de correlação da experiência com situações presentes no dia a dia das crianças; articular as experimentações que acontecem na escola com ações que ocorrem em casa; refletir sobre os impactos ambientais causados pelas atividades humanas. A proposta de aula foi elaborada para ser desenvolvida em uma sequência de três planos, ou seja, em três aulas distintas, com atividades pertinentes a cada momento. A ideia central do plano, segundo Eliane de Siqueira, é a vivência de experiências no espaço escolar, as quais possam ser reproduzidas em casa com a participação das famílias, bem como estimular a percepção sobre situações do nosso cotidiano que causam desequilíbrio, comprometendo a qualidade de vida dos seres vivos, inclusive da espécie humana. A atividade inicial consiste em uma experimentação introdutória que envolve a análise dos impactos causados pelo óleo de cozinha quando descartado incorretamente no meio ambiente. Nesse plano a autora também elencou as competências gerais apresentadas pela BNCC para o ensino de Ciências Naturais – as competências gerais 1, 4 e 10. Acompanhe, a seguir, informações mais detalhadas sobre cada uma delas.
1.    Pensamento científico, crítico e criativo: exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação e a criatividade, para investigar causas, elaborar e testar hipóteses, formular e resolver problemas e criar soluções (inclusive tecnológicas) com base nos conhecimentos das diferentes áreas.
4.    Comunicação: utilizar diferentes linguagens – verbal (oral ou visual-motora, como Libras, e escrita), corporal, visual, sonora e digital –, bem como conhecimentos das linguagens artística, matemática e científica, para se expressar e partilhar informações, experiências, ideias e sentimentos em diferentes contextos e produzir sentidos que levem ao entendimento mútuo.
10.  Responsabilidade e cidadania: agir pessoal e coletivamente com autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, tomando decisões com base em princípios éticos, democráticos, inclusivos, sustentáveis e solidários (BRASIL, 2018, p. 324).

Vídeo Resumo

Olá, estudante! No vídeo a seguir conheceremos mais detalhes sobre os objetos de conhecimento e as habilidades relacionadas ao ensino de Ciências da Natureza para o 1º, 2º e 3º anos do ensino fundamental. Além disso, o conteúdo dará destaque à diversidade temática abordada em planos de aula e às possíveis atividades a serem desenvolvidas a partir dos elementos do planejamento de aula.

introdução

Caro estudante, nesta aula vamos dialogar sobre os objetos do conhecimento, as habilidades e algumas atividades pedagógicas que abordam as temáticas pertinentes ao conteúdo “Matéria e Energia”, as quais são indicadas na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) para o ensino de Ciências da Natureza para o 4º e 5º anos do ensino fundamental. Uma das temáticas propostas para esse período de escolarização versa sobre o conceito de ensino pela abordagem da Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA). Para complementar as finalidades desta etapa de aprendizagem, também analisaremos um relato de experiência, verificando seus respectivos objetivos de ensino e aprendizagem, habilidades e objetos de conhecimento, tomando como ponto de partida o ensino de Ciências por meio da perspectiva da CTSA. 

Objetos de conhecimento e habilidades para o ensino de Ciências da Natureza

Nesta aula vamos conhecer os objetos de conhecimento e habilidades sugeridos pela BNCC no contexto da unidade temática “Matéria e Energia” para o 4º e 5º anos do ensino fundamental. Para tanto, é preciso levar em consideração que o ensino de Ciências da Natureza não consiste apenas em apresentar os conhecimentos aos alunos, mas também em oferecer oportunidades para que eles possam interagir, elaborar saberes e se envolver no processo de aprendizagem de modo ativo, realizando investigações sobre a temática estudada, além de exercitar e “ampliar sua curiosidade, aperfeiçoar sua capacidade de observação” (BRASIL, 2018, p. 331).
O objeto de conhecimento recomendado pela BNCC para o 4º ano do ensino fundamental, no âmbito da unidade temática “Matéria e Energia”, diz respeito às misturas e transformações reversíveis e não reversíveis. A habilidade indicada para essa etapa do ensino fundamental é: identificar misturas na vida diária, com base em suas propriedades físicas observáveis, reconhecendo sua composição. A partir dessa habilidade, pode-se pensar em atividades relacionadas, por exemplo, ao preparo e cozimento de um bolo simples. A habilidade de testar e relatar transformações nos materiais do dia a dia, quando expostos a diferentes condições, pode ser desenvolvida em atividades associadas ao aquecimento, resfriamento, luz e umidade. A ação de concluir que algumas mudanças causadas por aquecimento ou resfriamento são reversíveis e outras não pode ser pensada por meio de atividades de ensino e aprendizagem com base nas mudanças do estado físico da água, no cozimento do ovo, na queima do papel, entre outros fenômenos.
Para o 5º ano do ensino fundamental, a BNCC indica, na unidade temática “Matéria e Energia”, os seguintes objetos de conhecimento: propriedades físicas dos materiais, ciclo hidrológico, consumo consciente e reciclagem. As habilidades indicadas para essa fase do ensino fundamental são: explorar fenômenos da vida cotidiana que evidenciem propriedades físicas dos materiais; aplicar os conhecimentos sobre as mudanças de estado físico da água para explicar o ciclo hidrológico e analisar suas implicações na agricultura, no clima, na geração de energia elétrica, no provimento de água potável e no equilíbrio dos ecossistemas regionais. Tais habilidades podem ser trabalhadas a partir de atividades que abranjam tanto questões locais quanto regionais. É possível desenvolver a habilidade de selecionar argumentos que justifiquem a importância da cobertura vegetal para a manutenção do ciclo da água, a conservação dos solos, dos cursos de água e da qualidade do ar atmosférico por meio de atividades que trabalhem a observação do entorno da escola, do bairro em que os alunos moram, etc. A habilidade de identificar os principais usos da água e de outros materiais nas atividades cotidianas para discutir e propor formas sustentáveis de utilização desses recursos pode ser desenvolvida com a execução de atividades que proponham a observação e o levantamento de soluções para possíveis problemas enfrentados pela escola e pelos alunos relacionados ao uso da água, como quando se lava roupa, limpa-se a casa ou lavam-se as louças da cozinha. A habilidade de construir propostas coletivas para um consumo mais consciente e criar soluções tecnológicas para o descarte adequado e a reutilização ou reciclagem de materiais consumidos na escola e/ou na vida cotidiana pode ser articulada com atividades que abordem questões de descarte de lixo orgânico e reciclável por parte das famílias dos estudantes, pela instituição de ensino, entre outros.

Os conceitos de ciência, tecnologia e sociedade para o ensino de Ciências Naturais

Os conceitos de ciência, tecnologia e sociedade estão presentes no ensino de Ciências da Natureza. Para Felippe e Toledo (2017, p. 105), a abordagem Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA) surgiu a partir da preocupação com as consequências que os avanços de ordem tecnológica e científica poderiam trazer para a vida em sociedade e o meio ambiente. Para essas autoras,

Nesse sentido, segundo as pesquisadoras, abordar essa temática possibilita discussões sobre os diversos paradigmas que envolvem a sociedade, dentre eles a “forma de promover a compreensão das implicações e influências do desenvolvimento científico-tecnológico, o posicionamento dos cidadãos para a participação consciente na tomada de decisões sobre os aspectos que envolvem essas questões, entre outros” (FELIPPE; TOLEDO, 2017, p. 105). Inicialmente o movimento recebeu o nome de Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) e surgiu na década de 1960 a partir das discussões sobre questões políticas e econômicas do desenvolvimento científico-tecnológico. A obra A estrutura das revoluções científicas, de Thomas Kuhn, foi considerada um marco temporal dessa perspectiva por abordar questões relacionadas à interação entre ciência, tecnologia e sociedade. Além disso, tal estudo contribuiu para o surgimento de discussões e reflexões inovadoras no campo científico, chamando atenção para o processo histórico de transformação das ideias científicas, que passam a ser consideradas interlocutoras, ao mesmo tempo em que são constituídas pelas questões sociais e éticas (FELIPPE; TOLEDO, 2017). Felippe e Toledo (2017, p. 106) explicam que “para o ensino de Ciências, houve a inclusão da letra A à sigla, referente ao meio ambiente, complementando o campo de pesquisa CTSA, que passou a assumir o objetivo adicional de evidenciar a importância crescente da dimensão socioambiental”. Outras questões referentes ao ensino de Ciência, presentes na abordagem CTSA, versam sobre as consequências dos avanços tecnológicos tanto em relação à produção do conhecimento científico como no que diz respeito ao meio ambiente, buscando “um maior envolvimento da população nas decisões relacionadas às suas implicações éticas, [tornando-se] um importante campo de trabalho voltado para a investigação acadêmica e para as políticas públicas” (FELIPPE; TOLEDO, 2017, p. 107).
Felippe e Toledo (2017) nos ajudam a refletir sobre a importância de abordar determinados temas no ensino de Ciências da Natureza, os quais fazem da inclusão da CTSA uma oportunidade para que o professor trabalhe com atividades que abordem as relações científicas e tecnológicas no desenvolvimento da sociedade, compreendo, também, as implicações desses avanços para a manutenção da vida no planeta. Outra questão importante sobre essa perspectiva, de acordo com as autoras, é “a implantação de uma postura compreensiva, crítica e avaliativa das novas propostas científicas e tecnológicas apresentadas, como forma de identificar os perigos e as potencialidades de suas consequências, tanto em ordem econômica, etc., quanto na ordem política e social” (FELIPPE; TOLEDO, 2017, p. 107).
Nesse contexto, o processo educativo tem a função de desenvolver no educando um conhecimento que seja reflexivo. Ou seja, ao estudar os impactos das novas tecnologias no ensino das ciências, o estudante precisa ter a noção de que, enquanto cidadão, tem o direito e o dever de participar das decisões que geram impacto sobre a sociedade atual e futura. Um modo possível de explorar essa temática em sala de aula é a partir da interdisciplinaridade, na qual a atividade de pesquisa, o levantamento de problemas e a análise e elaboração de soluções dos impactos no meio ambiente pelos modos de viver em sociedade, inter-relacionando áreas do conhecimento, aproximam a educação científica e ambiental do cotidiano da sala de aula (FELIPPE; TOLEDO, 2017).

A abordagem CTA no ensino de Ciências na prática

Considerando os conceitos abordados nos blocos anteriores desta aula, vamos analisar o relato de uma experiência desenvolvida para turmas do 4º e 5º anos do ensino fundamental, cuja temática foi trabalhada pela perspectiva CTS, tomando como importância, nesse contexto, a unidade temática “Matéria e Energia”. Os objetos de conhecimento serão o ciclo hidrológico e o consumo consciente da água. As habilidades trabalhadas serão as de identificar os principais usos da água e de outros materiais nas atividades cotidianas para discutir e propor formas sustentáveis de utilização desses recursos e construir propostas coletivas para um consumo mais consciente, além de criar soluções tecnológicas para o descarte adequado e a reutilização ou reciclagem de materiais consumidos na escola e/ou na vida cotidiana. A partir do relato de experiência Água: o que sabemos sobre ela? (PEÑA; NUNES, 2017), vamos compreender as possibilidades de temas e abordagens de ensino e aprendizagem que contemplem a perspectiva CTSA. A atividade teve início com um tour virtual a uma estação da Sabesp (empresa de saneamento básico no estado de São Paulo), obtendo como resultado final a preparação de um manual virtual para o uso consciente da água. Os conteúdos trabalhados foram: água e ciências. O tema central destacou a importância de apresentar aos alunos o acesso à informação sem que houvesse a necessidade de se locomover até a sede da Sabesp. O objetivo da atividade foi propiciar aos alunos informações sobre como é feito o abastecimento, bem como o tratamento da água, trabalhando ainda os conceitos de preservação do meio ambiente e cidadania. As competências e habilidades desenvolvidas nessa prática foram:
1. Relacionar o consumo consciente de água com a preservação do meio ambiente.
2. Relacionar a produção de diversos bens de consumo com a alta demanda de água no processo de sua fabricação.
3. Compreender o ciclo da água nos centros urbanos.
Para a atividade proposta, também foram usados recursos tecnológicos, como jogos e animações do próprio site da Sabesp. A atividade foi norteada por discussões sobre a importância do consumo consciente de água, o papel de uma empresa de saneamento básico para a sociedade, bem como pelo objetivo de instigar os alunos a pensarem sobre propostas para o consumo consciente da água por meio da confecção de um manual digital, o qual foi disponibilizado tanto para os familiares quanto para a comunidade escolar. Podemos observar que a atividade desenvolvida e relatada partiu de um tema presente no cotidiano das famílias, dos alunos e da escola. Além de promover ações de consumo consciente, essa tarefa buscou divulgar o seu produto final, isto é, o manual elaborado pelos estudantes. O tema abordado foi trabalhado de maneira que os alunos compreendessem o ciclo da água na natureza, a relevância da tecnologia em relação ao tratamento da água para ser usado na sociedade, os elementos presentes na vida em sociedade e o consumo consciente. A atividade analisada pode servir de inspiração para o desenvolvimento de tarefas em que a abordagem CTSA do ensino de Ciências esteja presente.

Vídeo Resumo

Caro estudante, o vídeo a seguir apresentará, de maneira mais aprofundada, ideias de temáticas que podem servir como ponto de partida no desenvolvimento de planos de aula voltados ao ensino de Ciências da Natureza para o 4º e 5º anos do ensino fundamental. Além disso, o conteúdo dará destaque aos objetos de conhecimento e habilidades para o período de escolarização em questão.

introdução

Caro estudante, nesta aula abordaremos algumas etapas da elaboração do pensamento científico, processo que perpassa pela questão metodológica, ou seja, dos procedimentos que ajudam na construção do conhecimento por parte do estudante, como observação, formulação de hipóteses, experimentação, interpretação dos resultados e conclusão, além do diálogo sobre a importância de se desenvolver metodologias ativas para a aprendizagem das diversas temáticas das Ciências Naturais. Daremos especial atenção para a elaboração e realização de experimentos simples e de baixo custo, para desenvolver o ensino de Ciências da Natureza e entender essas atividades como recursos pedagógicos que visam à apropriação do conhecimento relacionado à temática “Matéria e Energia” pelos estudantes. Vamos embarcar juntos nesta jornada?

Modos de elaboração do pensamento científico

É interessante observar que o método científico (FELIPPE; TOLEDO, 2017) se dispõe a desenvolver determinados elementos, como observação, curiosidade e questionamento, propositura de hipóteses, modelos, elaboração de explicações, coleta de informações, validação de informações, análise de dados e desenvolvimento de soluções. Os elementos mencionados anteriormente fazem parte dos passos indicados pelo método científico, o qual apresenta as seguintes etapas: observação, formulação de hipóteses, experimentação, interpretação dos resultados e conclusão. No ensino de Ciências Naturais o método científico pode ser desenvolvido em diversas atividades, principalmente naquelas que apresentam metodologias ativas de ensino e aprendizagem. As estratégias relacionadas às metodologias ativas, de acordo com Berbel (2011, p. 28), “têm o potencial de despertar a curiosidade, à medida que os alunos se inserem na teorização e trazem elementos novos, ainda não considerados nas aulas ou na própria perspectiva do professor”. Além disso, ao acatar e analisar as contribuições dos estudantes, valorizando-as, é possível estimular os sentimentos de engajamento, percepção de competência e de pertencimento, incentivando a persistência nos estudos e garantindo resultados positivos. As metodologias, segundo Berbel (2011, p. 29), “baseiam-se em formas de desenvolver o processo de aprender, utilizando experiências reais ou simuladas, visando às condições de solucionar, com sucesso, desafios advindos das atividades essenciais da prática social, em diferentes contextos”. Contudo, não basta apenas entender o significado do termo, é preciso conhecer e saber explorar os diversos recursos didáticos, “contando com a criatividade do docente e dos alunos para inovar no ensino e atingir uma aprendizagem bastante significativa” (FELIPPE; TOLEDO, 2017, p. 155). As metodologias ativas visam ao desenvolvimento de uma aprendizagem significativa por parte dos alunos, o que, para Felippe e Toledo (2017), acontece quando o estudante consegue inter-relacionar os saberes atrelados a um conteúdo, bem como se lembra das informações mais importantes, de modo que o processo de entendimento prevalece em comparação ao de memorização. Para articular uma aprendizagem significativa, é importante que o professor elabore atividades e propostas pedagógicas que trabalhem o conhecimento dos conteúdos específicos, habilidades e procedimentos, linguagens e valores. As metodologias ativas de ensino também abordam recursos didáticos variados, como tribunais, jogos, teatro, feiras de ciências, quizzes, elaboração de maquetes, entre outros instrumentos (FELIPPE; TOLEDO, 2017). São exemplos de metodologias ativas: aprendizagem por projetos (project-based learning); aprendizagem por problemas (problem-based learning); sala de aula invertida (flipped classroom); ensino por pares (peer instruction); estudos de caso; experimentação investigativa; entre outras, as quais buscam aproximar os alunos do conhecimento, estimulando um posicionamento crítico e reflexivo (FELIPPE; TOLEDO, 2017). 
Pensando no ensino de Ciências em que o aluno se apresenta como protagonista no processo de aprendizagem, a transmissão de conhecimentos por meio de atividades que trabalhem o método científico se mostra como um meio de desenvolvimento de uma postura crítica e reflexiva sobre a atuação na sociedade, criando possíveis intervenções em problemas sociais. Pensar em atividades e propostas pedagógicas nas quais o estudante se desenvolva e aja de maneira a observar, formular hipóteses, fazer experimentações, interpretar os resultados e chegar a uma conclusão requer que o professor adote um olhar diferenciado e amplo sobre o processo de ensino e aprendizagem.

O experimento científico como atividade pedagógica

O ensino de Ciência na perspectiva de um ensino emancipatório prepara os alunos para atuarem de maneira consciente na sociedade. Um elemento importante para o ensino, nessa perspectiva, consiste em compreender o papel do experimento como atividade pedagógica para o desenvolvimento do pensamento científico. As atividades experimentais podem promover a transformação dos conhecimentos prévios dos estudantes em conhecimento científico, por meio de práticas de ensino que promovam a orientação para a descoberta. Para Bergamo e Garbim (2017, p. 25-26), “a descoberta dos conhecimentos científicos pelas crianças desperta o desejo de aprender mais sobre o mundo que está a sua volta, agregando novas explicações e informações a respostas construídas apenas com base nos conceitos espontâneos”, as quais carregam em si as fases de desenvolvimento do pensamento científico, materializado nas etapas do método científico, que são:
1. Observação (identificar um problema a ser estudado).
2. Formulação de hipóteses (perguntar o motivo e propor explicações hipotéticas).
3. Experimentação (realizar experimentos científicos na busca por respostas).
4. Conclusão (confrontar os resultados dos experimentos com as hipóteses iniciais e partilhar os resultados com outras pessoas). 
Bergamo e Garbim (2017) indicam que os conteúdos abordados em Ciências Naturais podem ser trabalhados tomando como base as dúvidas e conhecimentos prévios dos alunos, valorizando as concepções de vida esses estudantes, trocando informações, explorando suas ideias e limitações, uma vez que assim se mostram instigados a ir além em suas pesquisas nessa área de pesquisa. Por exemplo, uma atividade experimental, ou um experimento, pode ser desenvolvido e pensado a partir de uma conversa prévia com os alunos sobre um determinado tema. Dessa conversa, pode-se observar quais questões são levantadas e quais têm potencial para servir como passo inicial ao desenvolvimento da atividade. 
A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) indica que os processos e práticas de investigação merecem destaque na área das Ciências da Natureza, e a dimensão investigativa deve aproximar os estudantes

Por meio das atividades experimentais, os conhecimentos conceituais na área de Ciências da Natureza, como leis, teorias e modelos, são interpretados e aplicados, oferecendo referências explicativas para fenômenos naturais e sistemas tecnológicos. Além disso, com base no pensamento científico, podem-se desenvolver aprendizagens específicas, possibilitando a aplicação dos conceitos estudados em diversos contextos (BRASIL, 2018).

O experimento no ensino de Ciências Naturais

Neste bloco de estudos, vamos compreender mais detalhes sobre possíveis experimentos simples e de baixo custo que ajudarão a desenvolver o ensino de Ciências da Natureza. Felippe e Toledo (2017, p. 137) indicam alguns temas que podem ser trabalhados com experimentos de baixo custo, como: questão do lixo, com ênfase em temáticas relacionadas a poluição ambiental, toxicidade e reciclagem; o consumo sustentável, quando os temas transversais podem ser a base das atividades, propondo, por exemplo, praticas pedagógicas que estimulem os alunos a não jogarem papel no chão e a manterem a escola limpa, tarefas que são permeadas por elementos como valores humanos e cidadania. As mesmas autoras sugerem, ainda, ações como a organização de um mutirão para limpeza da escola, que incluiria a coleta e separação de materiais recicláveis ou de descarte. Essas atividades pedagógicas visam à participação dos alunos de maneira ativa no projeto.
O envolvimento dos alunos nas atividades, como sujeitos ativos e pensantes, a consideração de suas questões e reflexões acerca do tema propiciam a elevação de sua autoestima, porque se sentirão valorizados ao perceberem que aquilo que dizem tem importância na elaboração coletiva do conhecimento. Para exemplificar uma atividade experimental, faremos uma breve análise do experimento intitulado O que sobe e o que desce? (PEREIRA; COELHO, 2010). Essa atividade tem como objetivo “demonstrar aos estudantes, de uma forma prática e simples, as diferenças entre a densidade dos materiais e a força das interações entre as moléculas de água” (PEREIRA; COELHO, 2010, p. 121). A partir dos materiais selecionados, o experimento pretende mostrar aos alunos “as forças intermoleculares, responsáveis por manter as moléculas unidas na formação das diferentes substâncias” (PEREIRA; COELHO, 2010, p. 123). 

A aplicação do experimento consiste nos seguintes passos: 
1. Coloque 200 mL de água no copo.
2. Retire duas folhas, nas dimensões de 20 cm x 20 cm, de um rolo de papel-toalha. Sobreponha as folhas e dobre duas vezes, até que formem um quadrado de aproximadamente 10 cm x 10 cm.
3. Coloque o papel dobrado na boca do copo.
4. Prenda o papel-toalha na boca do copo usando um elástico de borracha látex.
5. Com o prato raso já disposto, vire o copo de boca para baixo.
6. Transpasse pelo papel os palitos, um a um, e depois os empurre para dentro do copo. Mesmo com o papel furado, a água não escapará, e o palito que entrou no copo flutuará (nesse momento o aluno perceberá a importância da densidade (PEREIRA; COELHO, 2010, p. 122-123).  
Além de explanar a existência de diversos tipos de interações intermoleculares, sendo possível até mesmo direcionar o foco às ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, com esse experimento também se pode trabalhar o tema “densidade”, a qual é definida como a relação entre a massa de um material e o volume por ele ocupado. Pereira e Coelho (2010, p. 124) indicam que “com este experimento o estudante perceberá que a água, uma substância tão presente em nossas vidas, é um ótimo modelo para o estudo das propriedades físico-químicas da matéria”. Esse experimento, considerado de baixo custo e realizado com materiais de fácil acesso, representa uma oportunidade de explicar um fenômeno recorrente na natureza de forma simples e objetiva, além de posicionar o estudante como sujeito ativo em seu processo de aprendizagem.

Vídeo Resumo

Caro estudante, por meio do vídeo a seguir teremos contato com uma atividade de experimentação que pode ser desenvolvida no ensino fundamental. A prática em questão busca apresentar um tema possível de ser trabalhado no ensino de Ciências da Natureza, relacionado com a unidade temática “Matéria e Energia”. O experimento tem o objetivo de ilustrar uma reação química, um exemplo de reação de polímeros, além de proporcionar a criação de uma bolinha divertida.

introdução

Caro estudante, nesta aula vamos investigar estratégias pedagógicas que podem ser pensadas para o desenvolvimento do ensino de Ciências da Natureza para o 1º, 2º, 3º, 4º e 5º anos do ensino fundamental. O conteúdo também dará destaque ao conceito de metodologias ativas relacionadas às diferentes estratégias de ensino que as compõem. Também conheceremos mais detalhes sobre os objetos de conhecimento indicados pela Base Nacional Comum Curricular (BNCC) para os primeiros anos do ensino fundamental no que diz respeito à unidade temática “Matéria e Energia”, considerando o contexto do ensino de Ciências da Natureza, além de verificarmos possíveis temas a serem abordados e estratégias pedagógicas que tenham como objetivo a elaboração de um processo de ensino e aprendizagem que desenvolva a autonomia dos estudantes.

Estratégias de ensino e aprendizagem em “Matéria e Energia”: 1º, 2º e 3º anos do ensino fundamental

O desenvolvimento do ensino de Ciências Naturais é permeado por atividades pedagógicas que são articuladas por meio de práticas experimentais e estratégias de ensino e aprendizagem pensadas e elaboradas para os diferentes anos do ensino fundamental. Neste bloco de estudos vamos conhecer mais detalhes sobre as estratégias de ensino e aprendizagem do 1º ao 3º ano do ensino fundamental, considerando, nesse contexto, a unidade temática “Matéria e Energia”.
De acordo com a Base Nacional Comum Curricular (BNCC), o ensino de Ciências da Natureza para o 1º, 2º e 3º anos do ensino fundamental apresenta objetos de conhecimento distintos. Para o 1º do ensino fundamental, indicam-se como objeto de conhecimento as características dos materiais. Para o 2º ano do ensino fundamental, os objetos de conhecimento envolvem as propriedades e usos dos materiais, e a prevenção de acidentes domésticos. Para o 3º do ensino fundamental, os objetos de conhecimento compreendem a produção de som, os efeitos da luz nos materiais e a saúde auditiva e visual (BRASIL, 2018). Com base nos objetos de conhecimento para os primeiros anos do ensino fundamental, quais estratégias podem ser pensadas para desenvolver o processo de ensino de aprendizagem relacionado à área de Ciências da Natureza? Vamos compreender, primeiro, o que são estratégias de ensino. Essas estratégias podem ser compreendidas como uma abordagem pedagógica para desenvolver o ensino e a aprendizagem de um determinado conhecimento científico, relacionado a uma área do saber. De acordo com Felippe e Toledo (2017, p. 66),

As estratégias de ensino podem ser facilitadoras de um processo de ensino e aprendizagem mais eficaz, também podendo ser denominadas como estratégias didáticas. Alguns exemplos de recursos explorados em estratégias de ensino são: histórias em quadrinhos, crônicas, jogos, teatro, experimentos, filmes, entre outros. Esses modelos de estratégias didáticas podem ser utilizados para o ensino dos objetos de conhecimento previstos pela BNCC para o ensino de Ciências da Natureza na unidade temática “Matéria e Energia”. Por exemplo, o plano de aula desenvolvido por Melo (2018) tem como tema a diversidade de materiais. O objetivo de aprendizagem da atividade em questão teve foco direcionado ao reconhecimento de materiais de uso cotidiano, identificando do que são feitos. A aula foi planejada para aprimorar a habilidade de comparar características de diferentes materiais presentes em objetos de uso cotidiano.
A Figura 1, a seguir, apresenta uma das estratégias de ensino que a autora usou para desenvolver a atividade, ou seja, o uso de imagens que apresentam objetos comuns à vida cotidiana, como escova de dentes, almofada de tecido, lápis, entre outros.

A intenção era perguntar aos alunos, por meio das imagens, de qual material os objetos em questão eram feitos. Melo (2018) também sugeriu uma possível atividade com o uso de um quadro para identificar o objeto e o material do qual é fabricado.
O Quadro 1, a seguir, ilustra a prática desenvolvida. A partir do preenchimento, feito individualmente pelos estudantes, a autora propôs uma atividade em grupo, na qual os alunos compartilhavam as informações inseridas no quadro.

Esse é um exemplo das diferentes estratégias pedagógicas utilizadas para o desenvolvimento do ensino de Ciências da Natureza.

Estratégias de ensino e aprendizagem em “Matéria e Energia”: 4º e 5º anos do ensino fundamental

A BNCC ressalta que o ensino de Ciências da Natureza para o 4º e 5º anos do ensino fundamental apresenta objetos de conhecimento distintos. Para o 4º do ensino fundamental, recomendam-se como objetos de conhecimento as misturas e transformações reversíveis e não reversíveis. Para o 5º ano do ensino fundamental, os objetos de conhecimento envolvem as propriedades físicas dos materiais, o ciclo hidrológico, o consumo consciente e a reciclagem. Podemos pensar em diversas estratégias de ensino para o desenvolvimento dos objetos de conhecimento indicados pela BNCC no contexto do ensino de Ciências para o 4º e 5º anos do ensino fundamental. Por exemplo, o plano de aula desenvolvido por Leite (2018) tem como tema a transformação do milho em pipoca. Trata-se de uma prática pensada especialmente para ser desenvolvida no 4º ano do ensino fundamental, tendo como principal objetivo de aprendizagem a identificação do processo de transformação irreversível no aquecimento do milho. Tal atividade tem a intenção de desenvolver a habilidade de concluir que algumas mudanças causadas por aquecimento ou resfriamento são reversíveis e outras não. Leite (2018) utilizou como estratégia didática a apresentação de um vídeo que mostrava o processo de aquecimento do grão de milho e as fases para que se transformasse em pipoca. Além disso, a professora promoveu uma atividade de culinária, a qual permitiu que os alunos acompanhassem o processo de transformação de milho em pipoca, vivenciando o fenômeno.
Também foram utilizadas imagens que mostravam o passo a passo do processo. Por fim, foi proposta uma roda de conversa com as crianças para desenvolver a discussão e o levantamento de hipóteses. É importante observar que as estratégias de ensino podem ser usadas nos diferentes estágios do processo de desenvolvimento da aula. A roda de conversa, por exemplo, foi aplicada no início da prática para estimular o surgimento de hipóteses e questionamentos. Além disso, é preciso considerar que as estratégias de ensino não são limitadas à área de conhecimento ou à escolaridade do aluno, mas devem ser pensadas para suprir as necessidades relacionadas ao desenvolvimento do conhecimento científico, considerando o tema abordado. No exemplo analisado, Leite (2018) apresentou diferentes estratégias de ensino para trabalhar com um determinado assunto, como a roda de conversa, a atividade experimental, o vídeo e as imagens. É importante compreender que estratégias didáticas não são sinônimos de recursos didáticos. Por exemplo, a lousa digital, o quadro negro, o giz e o PowerPoint são recursos didáticos, pois apresentam-se como uma base, um instrumento pelo qual o ensino pode ser desenvolvido. A estratégia de ensino vai além; não é um mero instrumento, mas um elemento que proporciona o envolvimento do estudante de maneira ampla e efetiva. Pensar em estratégias de ensino é uma ação que requer o uso de recursos didáticos. Ou seja, a estratégia de ensino está relacionada ao planejamento e ao objetivo educacional e de ensino que o professor pretende desenvolver em determinada disciplina, permitindo-lhe apresentar e trabalhar um conhecimento científico específico. Para tanto, o professor se vale de recursos didáticos, instrumentos facilitadores de suas ações.

As metodologias ativas no ensino de Ciências da Natureza

Ao pensar em estratégias de ensino para serem trabalhadas no ensino de Ciências da Natureza, é preciso associá-las às bases teórico-metodológicas assumidas pelo professor. De acordo com Berbel (2011, p. 28), a implementação das metodologias ativas

Para a autora, “as metodologias ativas têm o potencial de despertar a curiosidade, à medida que os alunos se inserem na teorização e trazem elementos novos, ainda não considerados nas aulas ou na própria perspectiva do professor” (BERBEL, 2011, p. 28). As metodologias ativas “baseiam-se em formas de desenvolver o processo de aprender, utilizando experiências reais ou simuladas, visando às condições de solucionar, com sucesso, desafios advindos das atividades essenciais da prática social, em diferentes contextos” (BERBEL, 2011, p. 29). São exemplos de metodologias ativas: aprendizagem por projetos (project-based learning); aprendizagem por problemas (problem-based learning); sala de aula invertida (flipped classroom); ensino por pares (peer instruction); estudos de caso; experimentação investigativa; entre outras. Com base nas possibilidades de metodologias ativas apresentadas anteriormente, pensaremos numa atividade pedagógica desenvolvida a partir da abordagem via sala de aula invertida. Nessa metodologia, segundo Felippe e Toledo (2017, p. 130), “o professor disponibiliza previamente (on-line ou de forma impressa) o material a ser discutido/debatido em sala de aula com os alunos, que deve ser estudado por eles em suas casas”. Na aula, o professor não expõe o conteúdo, mas conduz os diálogos para que sejam apresentados diversos pontos de vista, visando ao enriquecimento da aprendizagem. Além disso, o docente pode retomar o conteúdo e aplicar exercícios de fixação. Vamos pensar, agora, em um tema para ser desenvolvido no 5º ano do ensino fundamental, na unidade temática “Matéria e Energia”. Vamos refletir sobre como poderia ser elaborada a estratégia de sala de aula invertida considerando um plano de aula pensado para ser trabalhado em sala de aula. Tomando como ponto de partida o plano de aula de Góes (2018), com a temática Fatores que influenciam a formação de nuvens e a possibilidade de chuva, o professor pode preparar um material que contenha os principais conceitos a serem apreendidos pelos alunos sobre formação de nuvens e previsão de chuva. O material didático a ser utilizado nessa prática pode ser um livro-texto e um livro para colorir, contendo imagens e textos que explicitem os conteúdos estudados. A atividade também tem a finalidade de envolver os familiares para que, juntamente com os alunos, conversem sobre os conceitos apresentados no livro entregue a esses estudantes. A disponibilização dos livros aos alunos pode ser realizada dias antes do desenvolvimento da atividade proposta. No dia da atividade, a professora pode pedir que os estudantes conversem com seus colegas sobre os principais conceitos que conheceram por meio do livro.

Vídeo Resumo

Caro estudante, por meio do vídeo a seguir aprofundaremos nossos conhecimentos sobre as diferentes abordagens de ensino relacionadas às metodologias ativas. Serão abordados elementos como a aprendizagem por projetos (project-based learning), aprendizagem por problemas (problem-based learning), sala de aula invertida (flipped classroom), ensino por pares (peer instruction), estudos de caso, experimentação investigativa, entre outros.

Aula 1

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