A introdução da tecnologia no ensino de ciências tem sido apontado como um caminho para o desenvolvimento de competências importantes para a formação de cidadãos autônomos e críticos. Porém, ao introduzir a tecnologia em sala de aula, muitas vezes, ela aparece como uma ilustração de princípios científicos em artefatos tecnológicos, o que não tem rompido com uma tradição de um ensino de aulas expositivas e exercícios fechados. Assumindo a tecnologia como um processo e não como produto, que forma um campo próprio do saber, aplicamos atividades de ensino abordando um problema aberto em sala de aula, obtendo uma melhora das concepções dos alunos de como resolver um problema tecnológico.

    The new proposals of the introduction of the technology in science education programs goals the critical cityzens formations. But, the principal dificulte is a diferentiation between the thecnological artefact and the techonlogy. There are a generaly confunsion around the ideas. Techonology is a process and not a product, its is a knowlodge fild with selt tradictions and paradigms. Thus, we preparated teaching activits like open problems and we teaching to medium level pulpis. In this paper we presentad the results and discution those problematic.
 

Introdução

    Atualmente tem sido apontado na área de ensino de Ciências a importância da introdução do ensino da tecnologia. Como referência no próprio PCN, encontramos o título de "Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias", ressaltando a importância da tecnologia. No mesmo PCN encontramos ainda a seguinte citação: "Ao se denominar a área como sendo não só de Ciências e Matemática, mas também de suas Tecnologias, sinaliza-se claramente que em cada uma de suas disciplinas, pretende-se promover competências e habilidades que sirvam para o exercício de intervenções e julgamentos práticos. Isto significa, por exemplo, o entendimento de equipamentos e de procedimentos técnicos, a obtenção e análise de informações, a avaliação de riscos e benefícios em processos tecnológicos, de um significado amplo para a cidadania e também para a vida profissional." (PCN: 17).

    Este trecho ressalta a importância da tecnologia no ensino de ciências naturais não como um fim em si mesma, como seria para um curso profissionalizante, mas que sua introdução sirva para o desenvolvimento de competências e habilidades próprias do processo tecnológico e importantes para a formação de cidadãos críticos e autônomos.

    Porém, um ponto que fica em aberto no PCN é como trabalhar em sala de aula de forma a desenvolver as competências por ele elencadas. Aqui vamos nos preocupar com um aspecto, a tecnologia.

    Tradicionalmente, a tecnologia tem aparecido nos cursos na forma da descrição de artefatos tecnológicos como ilustração de relações, leis ou princípios científicos. Assim a tecnologia tem sido trabalhada como a ciência aplicada ou como a ciência do cotidiano. Porém, tal abordagem não tem rompido com a idéia do ensino como reprodução de informação e repetição de técnicas e nem ajudado no desenvolvimento das competências pretendidas.

    Acreditamos que tais abordagens provenham de uma visão equivocada do que seja a tecnologia, confundindo-a com uma ciência aplicada ou a descrição de artefatos tecnológicos, e não reconhecendo-a como um campo próprio do saber.

    O problema que este trabalho pretende abordar se refere a como podemos elaborar atividades de ensino em sala de aula de forma que nossos alunos aprendam a resolver um problema tecnológico.

    Como pressuposto, assumimos a tecnologia como processo e não como produto, que visa resolver um problema prático usando práticas e conhecimentos estruturados que formam um campo próprio do saber. Procuramos, assim, nos afastar da concepção de tecnologia como uma aplicação da ciências na criação de produtos tecnológicos presentes no cotidiano das pessoas. No nosso entender, tal concepção tem levado a pura descrição de artefatos tecnológicos, com fins ilustrativos, nas aulas de ciências e que não tem rompido com a idéia de um ensino conteudista de aulas expositivas e exercícios fechados.

    Como objetivo, queremos um sequência de atividades que pretendam contribuir para o desenvolvimento de competências que estão presentes no processo tecnológico. Tais competências não se restrigem, em importância, a formação de profissionais da tecnologia mas de cidadãos autônomos e críticos. Entendemos que a autonomia significa poder construir, cooperativamente, um sistema de regras morais e operatórias (Piaget apud Ramos, 1999: 214), enquanto que a crítica envolve além da análise um julgamento de valor, ressaltando as dimensões positivas e negativas. O desenvolvimento de ambas envolvem atividades operatórias, ou seja, o exercício das operações formais.

Elaboração das atividades de ensino[1]
 

Metodologia

    Para que possamos colher dados necessários com vistas à análise do problema acima colocado, devemos nos preocupar com a metodologia que será utilizada.

    Para realizar a investigação, as atividades serão ministradas numa sala do curso de técnico em mecânica, para trinta e sete alunos do quarto ano, na disciplina de máquinas térmicas. Esses alunos eram do último ano e, portanto, já haviam concluído todas as disciplinas científicas básicas e a maioria das disciplinas técnicas.

    As atividades ocuparam um total de dez momentos de duas aulas consecutivas, totalizando vinte aulas. Essa aulas foram ministradas no espaço de um laboratório, facilitando o trabalho em grupo.

    Ao elaborar o tema para as atividades, evitamos pegar um assunto que fosse específico da área de mecânica e sobre o qual os alunos já tivessem estudado em disiplinas teóricas ou experimentais. Assim, escolhemos a montagem de um carrinho feito com materiais simples (comprados em lojas populares, conhecidas como de 1,99) que deveria percorre um percurso de dois metros em linha reta. Acreditamos que tal atividade, por não ser específica de um curso técnico, poderia ser realizada em outra modalidade do ensino médio ou até no ensino fundamental.

    Procuramos perseguir a evolução das idéias que os alunos apresentam na medida que procuram solucionar o problema colocado. Inicialmente, este deverá ser abordado individualmente e, posteriormente, será discutido em grupos cada vez mais amplos, podendo haver modificações das idéias na medida que o aluno sofre críticas ou sugestões dos colegas, e no fim, quando terá que aproximar seu modelo conceitual do que acontece de fato no funcionamento da natureza.

    Para seguir as idéias que os alunos manifestam, em cada um dos momentos acima, procuramos recolher trabalhos escritos e verificar as apresentações orais. Mas por supor que nestes momentos, o aluno pode não estar expressando o que pensa mas aquilo que acha que deve falar para o professor, procuramos acompanhar de perto o desenrolar do trabalho em grupo. Para isso, atuamos em dois, enquanto um professor (que já era professor desta disciplina tradicionalmente) procurava passar as instruções e coordenar os debates, procuramos nos aproximar dos grupos no sentido de discutir com eles os problemas. A todo o momento, procurei deixar claro que não era responsável pela avaliação e, com o contato direto com o trabalho dos alunos pude comparar as minhas anotações com as apresentações orais ou escritas.

    As observações feitas de como os alunos estavam resolvendo o problema apresentado, permitiu reorientar as atividades conforme percebíamos que o problema não estava claro ou não havia sido corretamente interpretado. Isso ocorreu, por exemplo, quando colocamos aos alunos que construíssem um carrinho que andasse. Pela colocação, qualquer tipo de movimento satisfaria as condições, de forma que, posteriormente acrescentamos que deveria percorrer dois metros em linha reta. Assim, o definimos melhor e os alunos puderam compreender melhor o objetivo do trabalho.

    O fato do pesquisador estar interagindo com os alunos, acreditamos que não comprometa o resultado da pesquisa, ao contrário, é um fator essencial para o tipo de estudo que estamos empreendendo. Ou seja, nosso propósito não é testar uma hipótese de qual seria a resposta para uma dada questão, que envolveria estudar o comportamento do aluno sem nossa interferência. Aqui, procuramos observar como o aluno procura se aproximar do problema em construções sucessivas, num ambiente de sala de aula, com trocas com o professor e seus colegas de sala. Tal conhecimento nos permite interferir no processo procurando coordenar o trabalho com vistas a que o aluno tenha uma aprendizagem significativa do processo tecnológico. Aqui, o nosso trabalho se aproxima do trabalho de um professor, se distinguindo deste no momento da análise, pois para o professor não interessa análise minuciosa do processo mas os resultados deste,

    Como nosso objetivo não é procurar testar uma hipótese mas estudar o percurso das idéias apresentadas pelos alunos nas sucessivas etapas para resolver o problema, acreditamos que na análise dos dados não caberia uma abordagem quantitativa mas sim qualitativa. Conforme afirma Bogdan & Biklen (1994), no estudo qualitativo as hipóteses podem ser construídas durante o próprio estudo, não partindo de hipóteses de quais seriam estes problemas.

    No entanto, a falta de "rigor" que a metodologia qualitativa pressupõe não se constitui em uma "camisa de força", muito pelo contrário, pode ser exatamente essa a grande vantagem do método, pois obtemos um conjunto de interpretações mais ricas, permitindo novas elaborações, novos problemas e novas possibilidades de aprofundamento.

    Comparação interessante pode ser obtida em Morales e Moreno (1993), quando, após uma revisão bibliográfica de muitos trabalhos com enfoques qualitativo e quantitativo, apresentam uma síntese das diferenças mais marcantes encontradas nos dois tipos de linhas metodológicas. Assim, os trabalhos qualitativos são marcados pela: não manipulação de variáveis; pelo uso de procedimentos não padronizados, tais como entrevistas não sistematizadas ou coleta de dados em uma realidade; pelo envolvimento do investigador na pesquisa; pela não definição operacional de variáveis; pela não medição de variáveis ou pela medição em um grau mínimo; pelo não controle de variáveis estranhas ou pelo controle mínimo e pela não utilização de estatística.

    Assim, procuramos recolher as respostas dadas pelos alunos nas etapas consecutivas das atividades: ao resolver a questão individualmente, depois a resposta dada pelo grupo, as decisões do grupo após a discussão de seus resultados com a sala de aula e após o ensaio tecnológico. Com estas respostas, pudemos construir uma tabela mostrando a evolução das idéias apresentadas pelos alunos desde do primeiro projeto até a conclusão final.

    A análise feita constituiu em verificar, nesta tabela, em que momentos os alunos se afastavam ou se aproximavam de uma resposta que resultasse num artefato que funcionasse, percebendo que as respostas dos alunos em certos momentos se aproximavam e em outros se afastavam da funcionalidade necessária para se resolver um problema tecnológico. Para investigar quais eram os fatores que, preponderantemente, contribuiam para essa aproximação da funcionalidade pretendida, agrupamos as resposta, em cada uma das etapas, e classificamos em dois grupos:

1. Respostas idealistas: respostas que se afastam da funcionalidade, muitas vezes movidas pela criatividade em fazer algo mais complexo ou requintado.
2. Respostas realistas: aquelas em que o aluno procurou levar em consideração o contexto das condições de funcionamento e se aproximou das condições reais.

Apresentação e análise dos dados

    Para perseguir a evolução das idéias dos alunos desde do primeiro projeto até o resultado final, iremos traçar uma tabela mostrando as etapas dos projetos com a finalidade a facilitar análise. Apesar do trabalho envolver onze grupos, escolhemos cinco grupos como exemplo para mostrar como foi feita a análise.

Grupo 1
 

    Neste grupo algo interessante aconteceu, dois membros propunham um projeto mais próximo da realidade (carrinho com rodas e propulsão com bexigas) do que o segundo. Apesar disto o segundo prevaleceu, com uma modificação que tornou o projeto ainda mais idealista (propulsão por furo horizontal). O questionamento dos colegas da sala não foi suficiente para a modificação. Após o teste, as modificações conseguiram fazer o objetivo ainda que com pouca eficiência.

Grupo 2
 

    Neste grupo somente um projeto era de over craft, e apresentava uma grande ingenuidade tecnologica pois o sistema de propulsão era pesado demais e não poderia gerar a vazão necessária. O sistema de propulsão foi substiuído por outro menos ingênuo, porém o projeto mais realista (2) não prosperou no grupo. Um dos projetos, que apresentava um equívoco conceitual (3) também não prosperou. Após a apresentação do grupo para a sala, as críticas levaram a acrescentar um sistema para melhorar a vazão horizontal que melhora este projeto em relação ao anterior. Apesar de vericar os mesmos problemas que o grupo anterior após a montagem, as suas modificações possibilitaram resolver melhor os problemas de dirigibilidade e propulsão.

Grupo 3
 

Os projetos individuais forma mais realistas do que as modificações apresentadas pelo grupo A excessão do projeto (2), os outros dois eram realistas sendo o (3) mais difícil de ser executado devido a construção da hélice. Na discussão em grupo os projetos de rodas foram substituídos por over craft e ainda manteve um sistema de propulsão de hélice. O conjunto ficou mais complexo e incompatível com as condições de tempo e material impostos. O projeto se tornou tanto idealista que teve de ser abandonado e retornou para o projeto (1).

Grupo 4
 

    Novamente, o projeto com rodas é substituído pelo over craft, com um sistema de propulsão completamente idealista pois não daria vazão suficiente e com um peso muito grande. Porém, neste caso o projeto foi modificado na apresentacão po uma propulsão com bexigas, que resolvia os problemas do peso e da vazão mas não o da dirigibilidadeque sófoi resolvido após a sua constatação.

Grupo 5
 

    O caminho seguido pelo grupo foi diferente dos anteriores pois prevaleceu o carrinho com rodas, porém o sistema de propulsão continuava idealista, de novo os alunos optaram por uma solução requintada porém ingênua. Apesar disto, as modificações necessárias na última etapa foram pequenas o que mostra este projeto mais realista do que os demais anteriores.

    Na atividade 1, os alunos eram livres para criar e percebemos que neste momento foi mais marcante a criatividade de um inventor do que de um tecnólogo. Os alunos procuraram modelos complexos e com aparente grau de inovação, como aqueles que funcionavam como over craft ou invés de rodas ou com sistemas de propulsão usando hélices tracionadas por elásticos ou invés de tracionar o próprio eixo.

    Tais modelos se distanciavam da possibilidade de funcionamento, e, nos casos que ainda funcionariam, ainda o faziam com baixa eficiência ou funcionalidade. Porém, como ainda não havia o ensaio do contexto de funcionamento, essa ingenuidade tecnológica levava a modelos muito mais idealistas do que realistas.

    Para visualizar o grau de idealismo presente nestes projetos iniciais, classificamos os projetos iniciais em idealistas (que não funcionariam como forma concebidos) e realistas (que poderiam funcionar, necessitando apenas de alguns ajustes). As classificações sobre a funcionalidade ou não dos modelos foi feita pela observação das atividades 4 e 5.
 

    Assim percebemos vinte e cinco projetos que classificamos como idealistas e apenas dezesseis como realistas.

    Por outro lado, apesar de alguns modelos serem substituídos por outros nas trocas internas dos grupos, ou alguns erros terem sido identificados nas apresentações dos grupos para classe, erros tecnológicos prosseguiram desde das primeiras concepções até a montagem.

    Realizamos a mesma classificação com o resultado apresentado pelos grupos na tabela abaixo:
 

    Pelos resultados mostrados, seis dos onze grupos tornaram seus projetos mais realistas após a discussão em grupo. Apesar de mostrar uma tendência de inversão na nossa classificação, é necessário levar em consideração que a margem de superioridade dos projetos realistas em relação aos idealistas é muito pequena. Sem entrar em análise estatística, o que podemos observar é que a discussão em grupo foi importante no sentido de aproximar os projetos do seu contexto de funcionalidade, porém muitos projetos idealistas sobreviveram à essa etapa. E não se trata apenas daqueles grupos em que os integrantes já mostravam tais projetos. Como podemos visualizar nas tabelas que mostram a trajetória das ideias dos alunos, projetos realistas foram substituídos por outros mais idealistas.

    Se retornarmos novamente à tabela que mostra a trajetória das idéias dos alunos, notaremos que, em todos os grupos, as sugestões feitas pela classe após as exposições feitas pelo grupo para toda a sala sempre aproximaram os projetos para serem mais realistas. As discussões com o grupo maior caminharam sempre para tornar os projetos mais realistas devido ao questionamento constante dos colegas de sala. Porém, apenas quatro grupos dos onze fizeram modificações nos seus projetos após as apresentações.

    Quando os alunos montaram seus projetos e realizaram os testes, as falhas tecnológicas tornaram-se explícitas.

    Os grupos que optaram pelo sistema over craft tiveram problemas de: vazão insuficiente da bexiga, peso excessivo do conjunto, equilíbrio, dirigibilidade e materiais inadequados para o projeto prentendido. Apesar das modificações sugeridas pelos grupos melhorarem os projetos, nenhum cumpriu plenamente com os objetivos.

    Já os grupos que optaram por móveis com rodas tiveram melhores desempenho, conseguindo cumprir com os objetivos depois de algumas modificação como: construir um suporte para a bexiga que se arrastava pelo chão, diminuir o atrito dos eixos das rodas usando óleo lubrificante, aumentar o diâmetro das rodas e direcionar melhor o jato das bexigas. A excessão foi o carrinho que o jato era direcionado para pás presas nos eixos que não cumpriu o percurso exigido.

    Na conclusão final das atividades, a classe optou por três projetos:

1. Carrinho com rodas e propulsão usando bexigas.
2. Carrinho com rodas e propulsão feita por tração de elásticos.
3. Carrinho com rodas e tração feita por um fio enrolado no eixo dianteiro e preso numa seringa tampada, que depois de puxada retornava a posição inicial por força da atmosfera.

    Ao entendermos a tecnologia como processo, percebemos que todas as etapas percorridas pelos alunos foram necessárias para a compreensão do desenvolvimento tecnológico. No momento da criação individual obtivemos uma riqueza de concepções e idéias para resolver o problema. Na medida que as discussões avançavam em grupos cada vez mais amplos, os projetos se afunilavam para idéias mais realistas e por fim, o ensaio tecnológico é que permitiu a conclusão dos projetos que funcionavam.

Conclusão

    Neste trabalho prentendíamos elaborar atividades de ensino de forma a melhorar as concepções dos alunos sobre como resolver um problema tecnológico.

    Porém, ao se elaborar um plano de ensino é necessário deixar claro quais os objetivos que se pretende chegar. Tratando-se do ensino tecnológico diversas formas e metodologias podem ser usadas, dependendo daquilo que se entende por tecnologia e o que se pretende que o aluno aprenda dessa tecnologia.

    Como pressuposto, assumimos a tecnologia como processo e não como produto, que visa resolver um problema prático usando práticas e conhecimentos estruturados que formam um campo próprio do saber. Procuramos, assim, nos afastar da concepção de tecnologia como uma aplicação da ciências na criação de produtos tecnológicos presentes no cotidiano das pessoas. No nosso entender, tal concepção tem levado a pura descrição de artefatos tecnológicos, com fins ilustrativos, nas aulas de ciências e que não tem rompido com a idéia de um ensino conteudista de aulas expositivas e exercícios fechados.

    Como objetivo, queremos um sequência de atividades que pretendam contribuir para o desenvolvimento de competências que estão presentes no processo tecnológico. Tais competências não se restrigem, em importância, a formação de profissionais da tecnologia mas de cidadãos autônomos e críticos. Entendemos que a autonomia significa poder construir, cooperativamente, um sistema de regras morais e operatórias (Piaget apud Ramos, 1999: 214), enquanto que a crítica envolve além da análise um julgamento de valor, ressaltando as dimensões positivas e negativas. O desenvolvimento de ambas envolvem atividades operatórias, ou seja, o exercício das operações formais.

    O atual PCN para ciências naturais, matemática e suas tecnologias trás uma contribuição interessante neste sentido, listando algumas competências relativas a representação e comunicação, investigação e compreensão e contextualização sócio cultural, e destaca a importância do estudo da tecnologia no desenvolvimento das mesmas. Porém, não fica claro o que seria trabalhar a tecnologia em sala de aula para este fins, ficando inclusive confuso se o que se chama trabalhar a tecnologia se refere ao uso de artefatos tecnológicos, a descrição destes ou a utilização de atividades tal como propomos.

    Assim, acreditamos contribuir para o ensino tecnológico propondo atividades e mostrando os resultados de sua aplicação, não para apresentar uma receita de ensino tecnológico, mas fornecendo elementos para a reflexão dessa prática em sala de aula.

    Começamos as atividades colocando os alunos frente a um problema aberto, prático e com objetivos bem definidos. Um problema localizado no primeiro quadrante da matrix de desenvolvimento de Custer.

    Conforme já esperávamos, os alunos apresentaram soluções já no primeiro momento, pois já traziam concepções sobre o funcionamento de um pequeno móvel. Tal conhecimento, que provavelmente provinha da sua vivência com artefatos tecnológicos similares, permitiu a construção de saídas para o problema que apresentaram diversos níveis de funcionalidade. Imaginamos que tais diferenças de aproximação da funcionalidade do projeto se deva a uma vivência mais próxima deste tipo de artefato por alguns alunos, e outros, com maior inocência tecnológica criaram soluções mais idealistas. O que determinava o grau de inocência das respostas era o desconhecimento de algumas relações como o atrito nos eixos, a necessidade de uma força de sustentação que equilibre o peso, a presença da resistência do ar, mas de também de alguns problemas procedimentais como a montagem de certos dispositivos. Nosso propósito é que as atividades melhorem estas concepções.

    Assim, classificamos vinte e cinco projetos como idealistas e apenas dezesseis como realistas. Apesar do número de idealistas superarem o de realistas, imaginamos que este número seja maior em outras modalidades de ensino, já que o curso técnico de mecânica pode reunir alunos com maior proximidade a este tipo de problema.

    Ao elaborar a sequência das atividades, não achamos adequado expôr os alunos logo ao teste da montagem, pois os obstáculos poderiam não favorecer uma melhora das concepções e sim uma desmotivação da atividade. Ao invés disso, os alunos discutiram suas formulações em grupo. Esperávamos que as trocas de opinião possibilitassem algum conflito nas concepções individuais e levassem a uma maior reflexão. Percebemos que a maior parte dos projetos que sobreviveram a esta etapa se tornaram mais realistas, ainda que alguns seguissem a trajetória oposta. Pelos resultados mostrados, seis dos onze grupos tornaram seus projetos mais realistas após a discussão em grupo. Acreditamos que no trabalho de grupo, a necessidade de explicar os questionamentos dos seus pares, pode ter provocado lacunas nas concepções apresentadas pelos alunos. Tais perturbações, chamado por Piaget de perturbação de feedback negativo, podem ter levado a desequilíbrios cognitivos e a compensações. O trabalho em grupo também pode ter funcionado como fator de motivação, pois não registramos um abandono do problema ao longo das atividades.

    Mesmo assim, estes teriam que passar pela apresentação para a sala na qual os alunos questionaram a funcionalidade dos projetos. As sugestões feitas pela classe, após as exposições feitas pelo grupo para toda a sala, sempre aproximaram os projetos para serem mais realistas. As discussões com o grupo maior caminharam sempre para tornar os projetos mais realistas devido ao questionamento constante dos colegas de sala. Porém, apenas quatro grupos dos onze fizeram modificações nos seus projetos após as apresentações.

    A prova final dos projetos foi o ensaio tecnológico, e os alunos perceberam que a realidade não estava de acordo com seus modelos, levando-os a reflexões a respeito dos ajustes necessários. No ensaio tecnológico, os alunos puderam testar seus modelos teóricos e, em muitos casos, a realidade mostrou resistência a uma assimilação. Ou seja, o comportamento inesperado pode ter provocado novos desequilíbrios. Os relatórios apresentados pelos alunos sobre uma análise dos problemas, e os testes posteriores mostraram que a reflexão gerada levou a uma tomada de consciência das relações envolvendo conceitos e procedimentos que não estavam sendo consideradas. Tal superação pode ter implicado na construção de um modelo teórico mais realista a respeito da tecnologia.

    A melhora das concepções dos alunos a respeito do problema tecnológico pode ser observada quando a classe concluiu quais os projetos que melhor respondiam ao problema proposto com grande grau de realismo:

1. Carrinho com rodas e propulsão usando bexigas.
2. Carrinho com rodas e propulsão feita por tração de elásticos.
3. Carrinho com rodas e tração feita por um fio enrolado no eixo dianteiro e preso numa seringa tampada, que depois de puxada retornava a posição inicial por força da atmosfera.

    Apesar de ser difícil afirmar o que ocorreu com as concepções de cada aluno no decorrer do trabalho, percebemos que os projetos apresentados pelo grupo foram se aproximando da funcionalidade no decorrer das atividades. Isto mostra que concepções podem ter sido modificadas por conflitos provocados tanto na troca dentro dos grupos como no ensaio tecnológico.

    Por fim, concluímos que pretendedo-se um ensino tecnológico, seja no nível fundamental ou médio, que possa formar um aluno crítico e autônomo devemos priorizar neste processo de ensino as operações formais. Nossos resultados mostram que uma possibilidade é colocar os alunos a resolverem problemas tecnológicos, nos quais elaborem modelos explicativos, façam testes e julgamentos com interação em grupo.

Referências

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