1. INTRODUÇÃO

O livro didático (LD) está presente no contexto histórico do Brasil desde o período colonial (RIBEIRO, 2007), configurando-se, ao longo de décadas, como um dos recursos pedagógicos mais utilizados em sala de aula. Dessa forma, é fundamental que os LD apresentem diferentes dimensões do processo educativo, favorecendo a apropriação de conhecimentos e o desenvolvimento do pensamento crítico e da cidadania a partir de uma proposta pedagógica coerente com a sociedade contemporânea. Ao mesmo tempo, como alertam alguns autores (MEGID NETO; FRACALANZA, 2003; PIMENTEL, 2006; ROSA; ARTUSO, 2019), o livro didático não deve se constituir como a única referência didático-pedagógica durante a prática docente. Nesse contexto, os professores precisam ser formados para empreenderem análises críticas desses materiais, bem como para realizar e introduzir as devidas adaptações que julgarem convenientes e necessárias.

Coerente com os avanços das pesquisas e da compreensão teórica-metodológica para a educação em ciências, é importante que as propostas presentes nos livros didáticos valorizem a ciência como uma construção humana, contextualizada histórica, social e culturalmente, assim como erigida a partir de um processo de investigação que permite a elaboração de modelos e teorias provisórias e suscetíveis a modificações.

Dentre as diversas atividades que permitem alinhavar tais perspectivas, as atividades experimentais constituem uma possibilidade de fomentar um ensino de ciências mais autêntico, compreendido como aquele que se aproxime da prática científica (JUSTI, 2015). Assim, tais atividades podem suscitar momentos de observação, discussão, reflexão, construção e reconstrução de conhecimentos capazes de contribuir para que os estudantes desenvolvam uma visão crítica acerca do mundo que os rodeia. Compreendendo também que a química e a física, ainda que formalmente abordadas no Ensino Médio, promovem essa visão de mundo, sua abordagem no Ensino Fundamental é salutar.

A presença de sugestões de atividades experimentais nos LD pode ser um caminho de aproximação ao pensamento científico, que se ancora fortemente na prática experimental. Diante disso, analisar e compreender como a prática experimental é inserida em livros didáticos permite identificar contribuições e limitações que podem ser úteis para a escolha e uso pedagógico de tais materiais. Nessa direção, o objetivo deste trabalho foi analisar as propostas de experimentos de química e física em livros de ciências do 6º ao 9º ano do Ensino Fundamental quanto às características investigativas, bem como suas orientações de segurança e descarte de resíduos.

2. ATIVIDADES EXPERIMENTAIS, ENSINO DE CIÊNCIAS E LIVROS DIDÁTICOS

Uma primeira discussão ao se pensar as atividades experimentais e o ensino de ciências recai sobre sua natureza e a própria relação intrínseca com a experimentação no contexto da produção do conhecimento. É possível argumentar que a experimentação científica não é idêntica à didático-pedagógica. Ainda que sejam preservados muitos aspectos comuns, a experimentação didática exibe características próprias perante as necessidades escolares. Em outras palavras, a atividade experimental precisa ser (re)pensada para o ambiente escolar sob um ponto de vista pedagógico, ainda que suas características científicas sejam mantidas (OLIVEIRA; CASSAB; SELLES, 2012). A experimentação didática é assim uma ressignificação da experimentação científica no contexto do ensino escolar. Para Selles (2008):

[...] imerso na cultura escolar, o método didático de experimentação se diferencia das práticas laboratoriais próprias da produção dos conhecimentos científicos não apenas porque lhe falta suporte material específico, mas porque as forças seletivas ao operarem no interior de uma cultura distinta, acabam por reconfigurar o objeto a ser estudado. Isso requer reconhecer que as especificidades da experimentação didática exigem, por exemplo, ressignificação das noções de erro, controle e resultados [...] (SELLES, 2008, p. 611)

Não obstante tais diferenças, a experimentação escolar precisa se imbuir de elementos da ação científica. Há uma vasta literatura, nacional e internacional, que discute a experimentação e suas finalidades educativas (HODSON, 1994; GALIAZZI; GONÇALVES, 2004; HOFSTEIN et al. 2005; FRANCISCO JUNIOR; FERREIRA; HARTWIG, 2008). Tais trabalhos alinhavam diversos aspectos sobre o papel do experimento, cujas finalidades também variam de contexto, de profundidade, nível de escolaridade e mesmo do momento pedagógico. Entre tais finalidades podem ser citadas:

• Estimular e engajar os estudantes;

• Favorecer a aprendizagem;

• Aproximar os estudantes da prática científica;

• Desenvolver habilidades e capacidades do pensamento científico tais quais, observação, reflexão, formulação de hipóteses;

• Ensinar técnicas de laboratório.

Ainda podem ser acrescidas o fomento de atitudes positivas em relação à ciência, do trabalho colaborativo e de oportunidades para o desenvolvimento de habilidades concernentes à comunicação. Mais recentemente, as capacidades comunicativas podem, inclusive, subsidiar a promoção de ações de divulgação da ciência mediada pelas tecnologias digitais. Vídeos de experimentos têm funcionado com um caráter livre e espontâneo, conferindo características lúdicas ao mesmo tempo em que proporcionam momentos de criatividade e discussão do conhecimento (PEREIRA et al.; 2011; Francisco Junior; Benigno, 2018).

Guardando as respectivas diferenças teóricas e suas finalidades, todos estes trabalhos abarcam um ponto de concordância: o caráter investigativo da atividade experimental. Deste modo, deve-se considerar a importância de colocar os estudantes frente a situações-problema que propiciem um processo de busca que leve à construção das capacidades cognitivas e motoras, bem como à apropriação do conhecimento, de maneira gradativa e constante. Em geral, uma atividade experimental investigativa apresenta as seguintes características:

• Ser guiada por um problema;

• Ter o envolvimento dos estudantes nas elaborações de hipóteses e discussão do problema;

• Propiciar coleta e análise de dados;

• Mobilizar os estudantes para processos explicativos a partir de evidências;

• Favorecer a discussão e comunicação de hipóteses, ideias e demais elaborações teóricas, inclusive sobre possíveis fonte de erros.

Em atividades investigativas, os estudantes são colocados em situações que exigem pequenas pesquisas, oportunizando a observação, discussão, trabalho em equipe, dentre outras características (GIL PÉREZ; VALDEZ CASTRO, 1996). Dessa forma, os resultados não são previsíveis, como em uma atividade de verificação. Igualmente, as respostas não são prontamente fornecidas. O professor atua propondo novos questionamentos, problematizando as hipóteses e falas dos estudantes, introduzindo gradativamente novas ideias, de modo a subsidiar o trabalho de construção das explicações e conclusões a respeito do fenômeno observado, ao mesmo tempo em que a atividade desafia o estudante a solucionar um problema, envolvendo-o neste processo (BORGES, 2002; FRANCISCO JUNIOR; FERREIRA; HARTWIG, 2008).

Paralelamente, deve-se considerar que o caráter investigativo em uma atividade experimental não é imutável e determinado, existindo em diferentes níveis que se ajustam e se coadunam às intencionalidades pedagógicas do experimento. Tamir (1991) propôs quatro níveis baseado nas ações que o estudante precisa realizar. No nível N0 os experimentos não apresentariam nenhum caráter investigativo, sendo fornecidos o problema, os procedimentos e o que se necessita observar/verificar, cabendo aos estudantes confirmar o esperado. O N1 refere-se a um tipo experimento que tangencia o caráter de investigação. Problema e procedimentos são definidos a priori, com a apresentação de um roteiro, por exemplo. Os estudantes obteriam os dados e elaborariam conclusões. No nível N2 emergem características mais investigativas. Apenas o problema seria apresentado, os estudantes assumiriam a responsabilidade de análise e comunicação de dados. Por fim, o nível N3 configura-se pelo maior caráter investigativo. O estudante faria tudo, desde a formulação do problema, delimitação dos procedimentos até às conclusões e sua comunicação. Nessa direção, diferentes graus de investigação podem fomentar o desenvolvimento de capacidades distintas e em variadas profundidades. Do ponto de vista pedagógico, é importante pensar na progressividade desses níveis, sempre em paralelo aos propósitos de ensino que precisam estar bem estabelecidos.

3. METODOLOGIA

O presente estudo caracteriza-se como uma pesquisa de análise documental de cunho qualitativo no qual se investigou as atividades experimentais de química e física em livros de ciências do 6º ao 9º ano do Ensino Fundamental. Para a escolha dos LD utilizados foram considerados dois critérios. O primeiro deles foi a aprovação pelo PNLD (Programa Nacional do Livro Didático) o que permite sua aquisição e distribuição para qualquer escola pública do país. O segundo critério considerou a dimensão geográfica de influência das obras. Foram considerados aqueles livros que mais se destacaram quanto à escolha para o uso nas escolas pertencentes à Gerência Regional de Educação da cidade sede da universidade. A partir disso, quatro coleções de livros foram analisados, conforme Tabela 1.

Tabela 1
Coleções analisadas

Elaborado pelos autores.

Código	Coleção	Autores/as	Editora	Ano
C1	Telaris	Fernando Gewandsznajder Helena Pacca	Scipione	2019
C2	Inovar	Sônia Lopes Jorge Audino	Saraiva	2017
C3	Companhia das Ciências	Usberco José Manoel Eduardo Schechtmann Luiz Carlos Ferrer Herick Martin Velloso	Saraiva	2015
C4	Ciências Alpha	André Catani Gustavo Isaac Killner João Batista Aguilar	SM Edições	2017

A pesquisa se pautou pela análise de conteúdo que, segundo Bardin (2011, p. 38), configura-se como:

Um conjunto de técnicas de análise das comunicações, que utiliza procedimentos sistemáticos e objetivos de descrição do conteúdo das mensagens. A intenção da análise de conteúdo é a inferência de conhecimentos relativos às condições de produção (ou eventualmente, de recepção), inferência esta que recorre a indicadores (quantitativos ou não).

Em termos procedimentais divide-se em três etapas, denominadas de pré-análise, exploração do material e inferência/interpretação dos resultados (BARDIN, 2011). Durante a pré-análise é realizada uma primeira leitura do material com o intuito de reconhecer suas características. A partir dela se formulam de hipóteses, objetivos e indicadores que guiam o aprofundamenta da análise. A exploração do material é um processo de sistematização e organização dos dados para a descrição de seu conteúdo. Para tanto, foram consideradas categorias a priori, elaboradas a partir das proposições de Tamir (1991) e Ferreira, Corrêa e Silva (2019). Tal conjunto de categorias foi construído para se estabelecer os níveis de investigação em atividades experimentais considerando a exigência do experimento quanto às responsabilidades de participação do estudante em suas etapas (Tabela 2). Assim, foi avaliado se para cada etapa do experimento as informações foram fornecidas pelo próprio livro e indicadas ao professor; ou, se por outro lado, exigiam a participação do estudante ativamente.

Tabela 2
Níveis de investigação conforme etapas dos experimentos e seus responsáveis

Adaptado pelos autores a partir de Tamir (1991) e Ferreira, Corrêa e Silva (2019)

Níveis	Etapas do experimento/responsável
0	Objetivo ou problema / livro	Planejamento (materiais e procedimentos) / Livro e professor	Resultados / Livro	Análise dos Resultados / Livro	Comunicação / Livro
1	Objetivo ou problema / livro	Planejamento (materiais e procedimentos) / Livro e/ou Professor	Resultados / Professor	Análise dos Resultados / Professor	Comunicação / Professor
2	Objetivo ou problema / livro	Planejamento (materiais e procedimentos) / Livro e Professor	Resultados / Estudantes	Análise dos Resultados / Estudantes	Comunicação / Não Apresenta
3	Objetivo ou problema / livro	Planejamento (materiais e procedimentos): Livro/Professor e Estudante	Resultados /Estudantes	Análise dos Resultados / Estudantes	Comunicação/ Estudante
4	Objetivo ou problema / livro	Planejamento (materiais e procedimentos) Professor e/ou Estudante	Resultados /Estudantes	Análise dos Resultados / Estudantes	Comunicação / Estudante
5	Objetivo ou problema / Estudante	Planejamento (materiais e procedimentos) / Estudante	Resultados /Estudante	Análise dos Resultados / Estudante	Comunicação / Estudante

O primeiro passo da investigação foi a leitura das obras para a identificação das atividades experimentais e sua codificação de acordo com a coleção e ano escolar. Em seguida, cada proposta experimental foi lida para averiguação das orientações técnicas de segurança e descarte de materiais, bem como para a categorização inicial em relação aos seis níveis de investigação (Tabela 2). Uma segunda leitura de cada experimento foi realizada com o intuito de refinamento da categorização em relação aos níveis investigativos. Os dados, agrupados nesses níveis, foram então quantificados e sua interpretação conduzida de modo descritivo-analítico baseada na fundamentação epistemológica da experimentação para o ensino de ciências.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A partir da análise foram identificadas 54 atividades que apresentaram algum nível investigação, sendo 32 relacionadas à química e 22 à física. Foram localizados 34 experimentos sem nenhum grau de investigação (Nível N0). Os dados demonstram certa valorização da dimensão investigativa das atividades experimentais. Todavia, ainda se verifica elevada quantidade de experimentos sem tais características, ainda que o edital do PNLD oriente para essa perspectiva.

Ao se analisar as obras separadamente (Tabela 3), percebe-se que a distribuição das atividades é heterogênea entre as coleções, havendo uma variação de 6 (coleção C1) a 19 (coleção C3), com média total de 13,75 experimentos por coleção. Em certo grau nota-se valorização do caráter investigativo das atividades experimentais para o ensino de química e física no nível fundamental; porém, sem um padrão entre os anos de escolaridade.

Tabela 3
Distribuição de atividades experimentais investigativas por ano em cada coleção

Elaborado pelos autores a partir dos dados da pesquisa

Coleção	Ano						Total
	6º		7º	8º		9º
C1	1	1		2	2		6
C2	4	1		4	4		13
C3	3	3		4	9		19
C4	3	4		3	6		16

Esses resultados encerram certa similaridade com o estudo de Mori e Curvelo (2014) acerca de experimentos de química em coleções de ciências do 1º ao 4 ano. Os autores também revelaram heterogeneidade, com variação na quantidade de experimentos entre as obras (de 6 a 27 propostas). Entretanto, como apontam Rosa e Artuso (2019), estudando justamente o uso de livros didáticos de ciências do 6º ao 9º ano entre 427 professores, o experimento não está entre as propostas pedagógicas que os docentes mais buscam nos livros como apoio à prática pedagógica. Imagens, exercícios, texto e leituras aparecem com mais frequência. Ainda que não haja uma relação direta entre a presença dos experimentos e sua realização, sua presença pode representar um apoio ao trabalho docente.

Ao se analisar a distribuição entre as séries, observa-se que as atividades experimentais de cunho investigativo começam a ser mais significativas a partir do 8º ano, concentrando-se em maior qunatidade no 9º ano. Estes dados sugerem também que o estudo da química e da física está direcionado aos anos finais do ensino fundamental, especialmente ao último ano. Milaré e Alves Filho (2009) apontam resultados similares da concentração de conteúdos de química e física em livros do novo ano do Ensino Fundamental do PNLD 2005, sinalizando ainda preocupação com a descontextualização dos conceitos e ênfase na resolução mecânica de exercícios. Concluem que tais características podem reforçar a aprendizagem de conceitos equivocados e despertar desinteresse para o Ensino Médio.

Essa concentração de atividades experimentais nos anos finais do Ensino Fundamental provavelmente está ligada às orientações oficiais desde os Parâmetros Curriculares Nacionais, que enfatizavam tais disciplinas principalmente no último ano. Defende-se aqui a inserção da química e da física de forma mais homogênea e gradual em nível de profundidade ao longo do Ensino Fundamental, em oposição à concentração em alguns anos. Assim, conceitos básicos podem ser retomados em diferentes momentos e complexidade. As orientações contidas na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) caminham para a distribuição mais homogênea entre todos os anos, o que pode levar a inferir que alterações devam ser feitas nas obras num futuro próximo. Todavia, surge uma preocupação acerca dos conhecimentos básicos dos docentes que atuam neste nível de ensino, que deverá exigir maior amplitude entre diferentes disciplinas das ciências da natureza.

A análise mais particular dos experimentos revelou como um dado importante a presença de orientações quanto à segurança e descarte de materiais, bem como preocupação com a facilidade de acesso aos itens necessários. Foi diagnosticado que 97% dos experimentos apresentaram materiais acessíveis e de baixo custo, enquanto 3% propuseram materiais que possivelmente trariam dificuldades de acesso ou um custo mais elevado. Também foi observado a presença de advertências nas atividades experimentais, por meio de textos e imagens, como forma de prevenção contra possíveis acidentes e correto de descarte de resíduos gerados. Esta passou a ser uma das exigências para a aprovação das coleções no PNLD, demonstrando uma mudança positiva em relação à necessidade de se pensar a experimentação com segurança e responsabilidade. A realização de atividades práticas exige avaliar aspectos ligados à segurança e à geração de resíduos dos experimentos, uma vez que essa prática não pode estar descolada das questões sociais e ambientais (GIMENEZ et al., 2006; MACHADO; MÓL, 2008)

Em relação aos níveis de investigação, verificou-se a concentração de atividades no Nível 3 (Tabela 4), além de uma distribuição pouco homogênea entre as coleções e seus respectivos livros.

Tabela 4
Distribuição de atividades experimentais por nível investigativo em cada coleção

Elaborado pelos autores a partir dos dados da pesquisa

Coleção	Nível investigativo
	0	1	2	3	4	5
C1	11	-	1	3	4	-
C2	8	-	-	7	5	-
C3	6	3	2	13	-	-
C4	9	4	1	11	-	-
TOTAL	34	7	4	34	9	-

A distribuição heterogênea de níveis de investigação dentro das coleções representa que a atividade experimental não é pensada e planejada de modo a favorecer um desenvolvimento gradual do pensamento científico. Aproximar os estudantes da prática científica exige atividades sistemáticas que progressivamente favoreçam as diferentes capacidades do pensamento científico, possibilitando o desenvolvimento desde as mais simples (identificar, elencar, comparar) até as mais complexas (sintetizar, argumentar) (SUART; MARCONDES, 2009; JUSTI, 2015). Nessa direção, é importante que as atividades práticas proponham situações com nível gradualmente adequado de dificuldade à medida que se avança no processo escolar (Gil Pérez; Valdés Castro, 1996). Segundo Borges (2002, p. 306-307).

(...) sugerimos que as investigações devam ser inicialmente simples e feitas em pequenos grupos, embora com um sentido claro de progressão ao longo do curso. Idealmente deveriam ser introduzidas já no ensino fundamental. (...). A programação de atividades deve também levar em conta tanto sua experiência com atividades do mesmo tipo, como o conhecimento dos alunos referente ao tópico a ser investigado. (...). O professor atua como um mediador entre o grupo e a tarefa, intervindo nos momentos em que há indecisão, falta de clareza ou consenso. Seu objetivo deve ser deixar que o grupo, progressivamente, assuma maior controle sobre sua atividade. Entretanto e, principalmente, ao iniciar cada tema novo, o professor deve monitorar mais cuidadosamente o progresso dos grupos.

De tal modo, níveis mais baixos, como o N1 e N2, podem ser pensados como preparativos para os mais avançados (Nível 3 e 4 principalmente). Por outro lado, verificou-se uma concentração nos níveis N0 e N3. No mais baixo nível pode-se presumir um modelo que valoriza o processo transmissivo do conhecimento, ao se propor uma atividade experimental que não estimula o protagonismo do estudante. A aprendizagem de ciências não é favorecida por meio de atividades experimentais do tipo receita ou por um roteiro sequencialmente ordenado que conduzirá a resultados esperados que não se tornam objetos de discussão (HODSON, 1994; Gil Pérez; Valdés Castro, 1996). Já no Nível 3 de investigação, as atividades em geral apresentaram as características de: i) explicitar o objetivo do experimento; ii) propor um planejamento, geralmente a partir da descrição de materiais e; iii) deixar em aberto para os estudantes a análise e a comunicação dos resultados obtidos. Todavia, pouco se avança para capacidades mais investigativas que incluem buscar e planejar experimentos para a resolução de uma situação-problema, já que o Nível 4 foi identificado em apenas 2 coleções (C1 e C2) e, mesmo assim, em baixa quantidade comparada ao Nível 0 destas mesmas.

O Nível 5 não foi identificado em nenhuma proposta de experimento. Neste, a autonomia assumiria o grau máximo, de modo que os estudantes seriam responsáveis inclusive pelo problema a ser pesquisado. Contudo, sem um desenvolvimento progressivo ficaria inviabilizado pedagogicamente. De acordo com Borges (2002, p. 306):

O entendimento e formulação do problema são as atividades que mais exigem dos alunos, que, muitas vezes, só conseguem entender o que devem fazer e formular o problema de maneira mais ou menos clara, depois de passar várias vezes pelas mesmas etapas. (...). Isso nos alerta para o fato de que, ao investigar como os alunos resolvem problemas e desafios, não devemos esperar reconhecer estas etapas nitidamente, nem observar progressos rápidos e espetaculares em seu desempenho e em sua autonomia.

Tais aspectos reforçam a necessidade de que as atividades experimentais precisam ser sistematicamente organizadas tendo em vista seus objetivos e propósitos de desenvolvimento intelectual dos estudantes. Todavia, os dados sugerem uma inserção aparentemente aleatória de experimentos sem preocupação com diferentes graus de investigação. Apesar disso, um destaque pode ser dado a coleção C2, a única a apresentar de modo mais consistente experimentos nos níveis 3 e 4 de investigação.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Diante dos resultados foi possível observar que todos os livros analisados apresentam propostas de atividades experimentais, sendo a distribuição destas atividades heterogênea entre as coleções, em relação aos anos escolares e ao nível investigativo. Houve uma variação de 6 a 19 experimentos (respectivamente coleção com a menor e a maior quantidade de experimentos). Notou-se uma concentração de atividades nos anos finais do Ensino Fundamental o que pode estar ligado à concentração de conteúdos de química e física. Todavia, é possível que os novos documentos curriculares tragam mudanças nesse sentido, fomentando uma distribuição mais gradual ao longo de todos os anos.

Os dados indicaram que cuidados em relação à segurança e ao descarte de resíduos estiveram fortemente presentes, sendo este um fator positivo para a prática experimental como atividade socioambiental. Ao mesmo tempo, as análises demonstraram ausência de um olhar sistemático e de critérios significativos para a inserção dos experimentos, sugerindo que a inclusão das propostas experimentais ocorra de modo aleatório. Logo, não se observou uma preocupação com distribuição de atividades em diferentes níveis de investigação, o que poderia representar o desenvolvimento progressivo das capacidades do pensamento científico e da aprendizagem. A partir disso, infere-se sobre a responsabilidade cada vez maior do professor para se pensar esses aspectos de modo mais criterioso, adaptando e sugerindo alternativas que supram uma progressão dos níveis investigativos, bem como atividades em níveis mais elevados, ausentes em muitas situações.

REFERÊNCIAS

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Autor notes

Ligação alternative

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