O que significa saber ciências

Um programa de ensino de ciências para o século XXI deve integrar o conhecimento científico e tecnológico, bem como suas aplicações e implicações econômicas, ecológicas e morais.

Ciência é uma forma de conhecimento que tem por objetivo explicar o mundo natural e físico. Embora haja mudanças ocasionais nas teorias e conceitos, a maioria das ideias básicas da ciência – tais como a base celular da vida, as leis da energia e a teoria atômico molecular, por exemplo – são bastante estáveis. Portanto, saber ciências implica tanto saber o conteúdo como a lógica e a forma de validação dos fatos e conclusões científicas.

Tecnologia, por sua vez, tanto é uma forma de conhecimento, inclusive, mas não exclusivamente científico, quanto a aplicação prática desses conhecimentos. Saber tecnologia implica entender o que ela é, como ela se relaciona com a ciência e suas implicações, custos e benefícios.

Dada a vastidão do conhecimento científico, um programa de ensino de ciências deve articular os tópicos de forma a reforçar, no estudo de cada um deles, o conhecimento dos conceitos científicos fundamentais, que servirão de base para a aquisição de conhecimentos mais aprofundados das disciplinas científicas e de seus métodos, a partir do ensino médio. Nesse sentido, saber ciência é entender, de forma progressivamente mais profunda, conceitos científicos básicos como os apresentados a seguir, adquirir e dominar os instrumentos e métodos científicos associadas à compreensão dos mesmos e estabelecer relações pertinentes entre ciência, tecnologia e o meio ambiente:

• Matéria: tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço, e que possui características próprias. Exemplo: água
• Energia: existem várias formas de energia e a energia pode mudar de forma. A energia é necessária para realizar qualquer trabalho. Exemplo: energia elétrica
• Sistema: conjunto de elementos interconectados, cujas relações formam um todo organizado. Exemplo: cadeia alimentar
• Estrutura e função: as unidades que compõem os sistemas possuem estrutura e função. Estrutura e função de um componente estão relacionadas entre si e com os demais componentes. Exemplo: sistemas que compõem o corpo humano  
• Sustentabilidade: refere-se ao atendimento às necessidades do ser humano atual sem comprometer as necessidades das gerações futuras por meio de: 
  
  • uso consciente de recursos não-renováveis 
  •  redução, reutilização e reciclagem 
  •  uso de recursos renováveis sempre que possível. Exemplo: Energia solar
•  Mudança e continuidade: processo de tornar-se diferente através da interação ininterrupta entre as partes de um todo. Exemplo: expansão do universo

Referenciais internacionais para estabelecer currículos de ciências

• Os programas de ensino de ciências nos países mais avançados vêm evoluindo como resultado de diferentes vertentes. Uma delas deriva dos conhecimentos sobre aprendizagem infantil, o que vem provocando o início precoce do ensino das ciências desde a educação infantil e a pré-escola, tendo em vista que as crianças possuem uma capacidade de abstração muito maior do que se suponha até recentemente. Os diversos estudos publicados, entre outros, pela National Academies Press, nos Estados Unidos (NRC, 2000, NAP, 2011, Koenig,2011), contêm revisões atualizadas da literatura científica sobre aprendizado de ciências à luz das recentes contribuições da Ciência Cognitiva. Outra razão é a rapidez da evolução e expansão do conhecimento científico, que torna impossível qualquer tentativa enciclopedista de querer abarcar e ensinar o universo do conhecimento das “ciências”. Assistimos ao mesmo tempo a um fenômeno de superespecialização e crescimento de subdisciplinas científicas acompanhado da necessidade de sua utilização cada vez mais interdisciplinar. Outra vertente se observa na necessidade cada vez maior de articular conhecimentos científicos e tecnológicos, associados a uma visão crítica sobre seu impacto. Finalmente, exames internacionais como os do TIMMS (Third International Mathematics and Science Study) e do PISA (Program for International Student Assessment) também vêm servindo para indicar como referência (benchmarks) os programas de ensino dos países de melhor desempenho nesses testes (Schmidt, Wang, Curtis e McKnight,2005). Essas vertentes vêm levando os diversos países a rever seus programas de ensino, buscando aprimorar as suas características essenciais: foco, rigor e coerência.

• Foco, rigor e coerência no currículo de ciências
  • Foco. O foco do ensino de ciências no ensino fundamental ainda é bastante amplo, pois ele se divide entre quatro disciplinas: física, química, biologia e as ciências da Terra. Para manter o foco, apesar da multiplicidade de disciplinas envolvidas, os currículos dos países mais avançados se concentram nos conceitos mais fundamentais da ciência: a classificação dos seres vivos e dos sistemas em que são organizados; a classificação dos aspectos físicos da Terra; a classificação da matéria, suas propriedades físicas e transformações; e as diferentes formas de energia.
  • Rigor. O rigor de um currículo de ciências se avalia pela economia na escolha de conceitos e tópicos a serem estudados, de forma a criar uma base conceitual, nos anos iniciais, que é ampliada com conceitos de meio ambiente, sistema solar e magnetismo, nas séries intermediárias e começa a se especializar mais adiante, no ensino médio, com um foco mais disciplinar.
  • Coerência. A estrutura mais coerente para um programa de ensino de ciências no ensino fundamental não pode se apoiar na estrutura das disciplinas específicas, pois a agregação dessas disciplinas, por mais hierárquica que possa ser não ofereceria um quadro coerente aos alunos. A coerência se obtém pela adoção de um programa de ensino em espiral, em que tópicos são iniciados progressivamente, ao longo dos vários anos letivos e aprofundados, passando de um nível mais descritivo para um nível cada vez mais analítico e teórico.

O que ensinar

• O exame dos currículos de Ciências dos países desenvolvidos e dos requisitos avaliados em exames como o Pisa apontam para um conjunto bem delimitado e estável de conhecimentos que são ensinados ao longo do ensino fundamental. Além dos conhecimentos, os currículos dos países mais avançados apresentam duas importantes características.
  • Em primeiro lugar, os tópicos são agrupados em categorias mais amplas, em níveis de complexidade crescente, e ensinadas ao longo de 3 a 5 anos. Ou seja: dada a infinitude de tópicos possíveis, os países tendem a delimitar os tópicos e concentrar o seu estudo em determinadas séries escolares, conforme ilustrado no quadro abaixo.
  • Em segundo lugar, além do conhecimento amplo e profundo dos tópicos, os currículos tendem a enfatizar a importância de conhecer e utilizar o raciocínio científico e do processo científico de produção e verificação do conhecimento – o que inclui os métodos de comprovação e o raciocínio lógico e matemático/quantitativo.

Exemplos de categorias de tópicos

Referências básicas:

O que o Instituto Alfa e Beto oferece:

Programa Alfa e Beto de Ciências
Coleção Leituras para o Ensino Fundamental I – Ciências