DISCUSSION

Alguns dos principais desafios que a investigação em educação em Química enfrenta passam por compreender como os alunos aprendem os conceitos e as práticas e de que forma eles pensam sobre a Química para que se possam explicitar quais os problemas e as dificuldades na aprendizagem desta ciência e, deste modo, se possam desenvolver dinâmicas e estratégias pedagógicas para superar as dificuldades reveladas (Tümay, 2016).

Por muitos anos, a investigação em educação em Química “have focused on how students understand chemical concepts” (Tümay, 2016, p. 22) e essa investigação revelou que uma grande percentagem de alunos, um pouco por todos os níveis de escolaridade, apresenta conceções alternativas e erróneas relacionadas com os

conceitos químicos mais básicos (Nakhleh, 1992; Kousathana et al., 2005; Taber, 2009). É comum que no desenvolvimento e na implementação das dinâmicas pedagógicas, as conceções alternativas e erróneas mais comuns sejam tidas em consideração no sentido de as desmistificar e clarificar os conteúdos em estudo (Taber, 2009). No entanto, Tümay (2016) considera que “researchers should focus on the underlying sources of misconceptions and learning difficulties [once] determining learning difficulties in a discipline and ways of addressing them meaningfully requires a sound understanding of the discipline and nature of disciplinary knowledge” (p. 22).

De acordo com a literatura, existem várias razões que levam os alunos a considerar a Química como uma disciplina de difícil aprendizagem. Por exemplo, Cardellini (2012), Gulacar e colaboradores (2018) e Prodjosantoso e colaboradores (2019), referem que, de uma forma generalizada, o método de ensino expositivo ainda é aquele que predomina nas práticas letivas dos professores desta disciplina. De acordo com Cardellini (2012), esta metodologia de ensino “provides an opportunity for a very large number of students to be exposed simultaneously to a large amount of information” (p. 305), contudo, promove um baixo grau de envolvimento e, até, uma alienação dos alunos na aprendizagem dos conteúdos de Química (Prodjosantoso et al., 2019). Como McKeachie (1994) refere, o maior problema deste tipo de ensino é que os “students assume a passive, non-thinking, information receiving role” (p. 68), pelo que esta metodologia é descrita por Laurillard (2002) como “a grossly inefficient way of engaging with academic knowledge” (p. 94). Assim, as práticas letivas e os métodos de ensino da Química apresentam-se, muitas vezes, como estando na génese deste problema (Johnstone, 1984). Neste sentido, Herron (1996) apresenta um conjunto de fatores que dificultam a aprendizagem da Química pelos alunos, nomeadamente:

• A lack of understanding of familiar words used to convey meaning in

chemistry;

• A lack of understanding of technical terms introduced in the study of

chemistry;

• Ascribing a familiar meaning to a common word used in technical sense; • Using everyday meaning to draw incorrect inferences about chemical

events;

• Failing to learn the conventions applied to specialized chemical language

Johnstone e Su (1994) acrescentam também que as dificuldades de aprendizagem são ainda potenciadas pelo facto dos alunos, muitas vezes não compreenderem o significado das palavras e expressões utilizadas pelos professores. Por exemplo, Wood e Donnelly-Hermosillo (2019) referem que “learning how to name chemical compounds is a critical feature of chemistry that many students often find challenging. Naming compounds requires both an understanding of the conventions and language of chemistry” (p. 1).

Taskin e Bernholt (2014) e Wood e Donnelly-Hermosillo (2019) complementam esta afirmação referindo que as barreiras de linguagem centram-se a montante das dificuldades cognitivas uma vez que “language involves the meaning, function, and syntax of formulae while conceptual problems involve misunderstanding the link between models, symbols, and the macroscopic level” (Wood & Donnelly-Hermosillo, 2019, p. 1). Por outro lado, para Johnstone (1991), a Química é vista pelos alunos como uma disciplina difícil, complexa e abstrata que requer muito esforço e um intelecto acima da média para poder ser compreendida. Ou seja, tal como refere Cardellini (2012), “the nature of the science itself makes it inaccessible” (p. 306).

Neste sentido, Johnstone (1991) acrescenta que a complexidade intrínseca da Química e as suas dificuldades de aprendizagem se devem, à natureza da construção do seu conhecimento que é feita interrelacionando três níveis conceptuais distintos: macroscópico, submicroscópico e simbólico, representadas nos três vértices do triângulo da Figura 2.3.

Figura 2.3 – Três níveis representacionais da Química (Johnstone, 1991).

Macroscópico

Submicroscópico Simbólico

Os três vértices deste triângulo representam os três níveis conceptuais da Química e, de acordo com Johnstone (1991), o estabelecimento de relações entre níveis conceptuais promove a aprendizagem da Química uma vez que evidencia a natureza desta ciência. Tal como referem Czysz e colaboradores (2020), o nível macroscópico do triângulo de Johnstone “encompasses elements that are observable with human senses” (p. 486) como, por exemplo, a cor, a opacidade, as mudanças de estado físico ou mesmo medições experimentais como o pH ou a temperatura. O seu nível

submicroscópico “encompasses what the atoms or molecules are doing in a particular

system” (p. 486) e o nível simbólico “refers to the conventions used to describe chemical phenomena, including reaction schema” (p. 486). Tal como Czysz e colaboradores (2020) afirmam, “any model for chemical phenomena requires descriptions of the connections between molecular events and macroscopic observations. Explanations of any nature require symbolic representations that are mutually understood” (p. 486)1.

Para concretizar as interligações entre os três níveis conceptuais apresentados, pode referir-se o trabalho de Petillion e McNeil (2020) que utilizaram o triângulo de Jonhstone como quadro de referência para o desenvolvimento de vídeos educacionais. Como referem estes autores, “the videos include three distinct instructional segments, each presenting information at one corner of the Triangle: molecular animations convey the molecular scale, narrated tablet screencasts provide symbolic representation, and live laboratory demonstrations present macroscopic observations” (p. 1537). Estes autores concluem ainda que “the video segments aligned with the Johnstone’s triangle framework contributed positively to their conceptual understanding” (p. 1536) consolidando a importância da compreensão dos diferentes níveis conceptuais da Química para minimizar as dificuldades de aprendizagem desta ciência.

De acordo com Tümay (2016), muitos dos estudos realizados sobre o ensino da Química estão focados em compreender a interação entre os três níveis conceptuais da Química. Desses estudos é possível concluir que uma grande parte dos alunos de Química “attributed macroscopic properties and changes shown by bulk matter to microscopic entities” (Tümay, 2016, p. 25) exemplificando com situações em que os alunos, de várias faixas etárias, fazem associações diretas entre a cor do objeto e a cor dos átomos que o constituem, ou a dureza do material com as dureza dos átomos que o constituem, ou até mesmo da mudança de volume dos átomos ou das moléculas que constituem um dado material aquando da mudança de estado físico do mesmo.

Portanto, as dificuldades na aprendizagem da Química não se esgotam no campo da linguagem pois, de acordo com Taskin e Bernholt (2014) e Wood e Donnelly- Hermosillo (2019), quando surgem os problemas conceptuais estes decorrem, habitualmente, de mal-entendidos entre a extrapolação feita entre o nível macroscópico das ideias e dos fenómenos e a sua explicação a nível submicroscópico.

Broman e colaboradores (2015) referem também que a investigação do Ensino da Química revela ainda vários outros obstáculos à sua aprendizagem. Esses estudos revelam, nomeadamente, dificuldades de nível afetivo e atitudes negativas em relação à Química (Osborne & Dillon, 2008; Bennett & Hogarth, 2009; Burrows et al., 2018; Chen & Eilks, 2018 Gulacar et al., 2018) bem como barreiras cognitivas, ou seja, a diminuição do domínio dos conteúdos abordados (OECD 2014; OECD, 2016). Ibrahim e Iksan (2018) acrescentam que ao contrário das outras áreas da ciência, a Química encontra- se habitualmente conotada pelos seus alunos como uma área difícil pois, do ponto de vista cognitivo, estes autores referem que “students regard chemistry as a subject that is difficult to master because it does not only involve scientific concepts, but also involves mathematical skills such as balancing the chemical equation” (p. 53). Para além disso, do ponto de vista afetivo, Ibrahim e Iksan (2018) defendem ainda que “the negative attitudes of students towards chemistry should be overcome because chemistry is closely related to daily life and is one of the branches of knowledge that students must master in order to progress in science” (p. 54). Também Cardellini (2012) refere que “over the past decades pupil interest and achievement in chemistry have declined” (p. 305) e vários autores, como por exemplo, Aikenhead (2003) e Sausan e colaboradores (2018) justificam isto, também, pelo facto da Química ser considerada pelos alunos como irrelevante, aborrecida e desajustada à sua realidade.

Neste sentido, Irwanto e colaboradores (2019) referem que “laboratory method is considered as one of the most effective teaching methods in growing lifelong learning skills of the students through various experiments” (p. 152). Hofstein (2017) afirma que os professores de ciências em geral, e de Química, em particular, reconhecem as vantagens pedagógicas resultantes do envolvimento dos alunos em atividades laboratoriais. Neste sentido, este autor lista um conjunto de dimensões que podem ser potenciadas pelas aulas de cariz laboratorial, nomeadamente, a compreensão de conceitos científicos, o interesse e a motivação, as atitudes em relação à ciência, as competências práticas e de resolução de problemas, a compreensão da natureza da ciência, e o envolvimento dos alunos no processo de produção científica.

Hofstein e colaboradores (2013) referem que “laboratory activities have long had a distinctive and central role in science curricula as a means of making sense of the natural world” (p. 154), reforçando, entre os alunos, a importância do carácter prático e experimental da Química, potenciando o envolvimento ativo na construção da sua aprendizagem e a afetividade por esta ciência.

Também a American Chemical Society (ACS, 2020) assume uma posição através da publicação de um Public Policy Statement frisando a importância das atividades práticas no laboratório para a aprendizagem da Química. De acordo com a American Chemical Society (ACS, 2020), “hands-on laboratory science experiences are critical to the learning process across all areas of study” ao longo dos vários anos de escolaridade, desde o ensino básico até ao ensino superior. As atividades laboratoriais em Química, para além de potenciarem o desenvolvimento de competências de ordem superior, como a resolução de problemas e o pensamento crítico, potenciam também o desenvolvimento significativo da aprendizagem conceptual e processual da Química. “These activities are essential for learning chemistry and improving science literacy” (ACS, 2020).

Assim, na opinião de Hofstein (2017), Irwanto e colaboradores (2019) e Duban e colaboradores (2019), o envolvimento dos alunos em atividades laboratoriais perfila-se como uma forma de potenciar a aprendizagem da Química, atribuindo significado à simbologia da Química e aos seus fenómenos submicroscópicos através da observação e da medição, no sentido de minimizar as dificuldades de aprendizagem e de promover a afetividade pela disciplina. No entanto, como referem Reid e Shah (2007), um dos principais entraves ao ensino laboratorial da Química, deve-se aos custos associados ao equipamento e à manutenção dos laboratórios.

Pelos factos expostos anteriormente, a Química aparece muitas vezes descrita como uma disciplina de difícil aprendizagem, com baixos níveis de afetividade, sem sentido, e que não é interessante nem relevante para o futuro dos alunos (Osborne & Dillon, 2008). Assim, surge a necessidade de cativar os alunos e, para isso, o professor deve procurar constantemente recursos e estratégias de ensino que permitam a dinamização da aula (ou do espaço extra-aula) e o envolvimento dos alunos para que eles sejam intervenientes ativos na construção da sua aprendizagem nesta disciplina que “commonly incorporate many abstract concepts, which are central to further learning in both chemistry and other sciences” (Sirhan, 2007, p. 2). No entanto, como a Química é uma ciência presente em diversas situações do quotidiano, muitos dos seus conceitos

abstratos podem ser encontrados em contextos conhecidos ou problemáticas contemporâneas fazendo, assim, a ponte entre a Química, a sociedade e/ou o ambiente.