Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no Ensino da Célula e Recursos Multimédia no Ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo

Ana Sofia Ferreira Martins Mestrado em Ensino da Biologia e da Geologia no 3ºCiclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário Departamento de Biologia e Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território 2014 Orientador Científico de Biologia Prof. Fernando Tavares, Professor Auxiliar, Faculdade de Ciências da UP Orientador Científico de Geologia Prof. João Manuel Coelho, Professor Associado, Faculdade de Ciências da UP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo Todas as correções determinadas pelo júri, e só essas, foram efetuadas. O Presidente do Júri, Porto, ______/______/_________ FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo I Agradecimentos A todos aqueles que direta ou indiretamente contribuíram para que tudo isto fosse possível o meu muito obrigada. Ao Professor Fernando Tavares, Orientador Científico na Área da Biologia, o meu muito obrigada, por ter acompanhado com dedicação e profissionalismo o meu trabalho, por tudo o que me ensinou e pela incansável atenção. Obrigada por ter tornado este Projeto possível e por me ter acompanhado no meu desenvolvimento enquanto futura Professora. Ao Professor João Coelho, Orientador Científico na Área da Geologia, agradeço toda a atenção dedicada ao Projeto desenvolvido e ao meu desempenho profissional. Grata pelas indicações e pelas reflexões que me permitiram evoluir. À Professora Armandina Esteves, por tudo! Tudo mesmo. Pelo apoio, pelo convívio, pela integração, pelos conselhos, pelo ombro amigo e por muito mais… e acima de tudo o meu muito obrigado por me ter mostrado o que é ser Profissional com paixão e ser Docente. À Maria João Fonseca pelo incansável apoio, por toda a ajuda que me deu e pela enorme disponibilidade e dedicação. O meu muito obrigada por todos os conselhos e por tudo o que me ensinas-te. À Elvira Fernandes porque o prometido é devido e não falhou: apoio mútuo. À Cristina Dias pela disponibilidade e importante contributo para que isto fosse possível. À Teacher Sandra. Obrigada pelo apoio e pela partilha de experiências. Obrigada por ceder as horas livres “to check some stuff”. Aos meus amigos e à minha família pela força e por me conhecerem bem. À Lena e à Paula. Aos meus alunos, sim aos Meus Alunos de estágio, que mesmo sem saber me ajudaram. E a vocês. Sim a vocês meus pais. Obrigada pela força, pelos telefonemas, pelas montanhas altas, pelas andorinhas, pelos conselhos…por serem quem são e porque sem pilares a casa nunca chegaria ao telhado. Vocês sabem… FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo II Nota prévia O presente trabalho corresponde ao Relatório de Estágio da Iniciação à Prática Profissional (IPP), referindo-se a um trabalho de investigação educacional desenvolvido no âmbito do mestrado em ensino da Biologia e da Geologia no 3ºciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário. A investigação desenvolvida decorreu de acordo com os procedimentos delineados na unidade curricular de Projeto. Esta redação refere-se a dois miniprojectos desenvolvidos e operacionalizados na Prática de Ensino Supervisionada (PES) da Iniciação à Prática Profissional (IPP), um para cada área disciplinar. Assim, na medida em que a investigação realizada engloba duas temáticas de estudo distintas, referentes às áreas da Biologia e da Geologia, procedeu-se à estruturação deste documento em secções independentes para cada uma das temáticas no que se refere ao enquadramento científico, ao enquadramento metodológico da investigação educacional desenvolvida nos dois temas, assim como dos resultados obtidos através da aplicação em sala de aula dos projetos. O estudo referente à área disciplinar da Biologia incidiu sobre a influência do Trabalho Prático Laboratorial no Processo de Aprendizagem, em particular recorrendo à Microscopia Ótica e estudando a Célula Bacteriana. No que se refere à investigação realizada na área disciplinar da Geologia, esta incidiu sobre a o uso de recursos multimédia para abordar as Rochas Magmáticas e o Magmatismo, de uma forma direcionada com vista a colmatar áreas identificadas como de subaproveitamento dentro desta temática. Este trabalho encontra-se dividido em 6 secções: 1) Introdução; 2) Metodologias de Investigação; 3) Resultados, Análise e Interpretação; 4) Considerações finais; 5) Referências Bibliográficas; e 6) Anexos e Apêndices. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo III Resumo Este estudo, desenvolvido durante a Prática de Ensino Supervisionada (PES) da Iniciação à Prática Profissional (IPP), abrangeu duas áreas científicas distintas, Biologia e Geologia, mas cuja ação didático-pedagógica exercida teve como fundamento teórico comum o trabalho prático. No ensino da componente de Biologia, abordou-se a influência do trabalho laboratorial no estudo da célula, nomeadamente da célula bacteriana, tendo os alunos realizado atividades laboratoriais com vista ao desenvolvimento de várias competências e da sua literacia científica. Concluiu-se que o trabalho laboratorial é uma estratégia de ensino e aprendizagem perante a qual os alunos se sentem motivados, potenciando a sua aprendizagem. Os resultados obtidos revelaram um aumento do conhecimento e capacidade de raciocínio científico nos alunos do grupo experimental, o que não se verificou nos alunos do grupo controlo, não sujeitos à atividade. Os alunos do grupo experimental, desenvolveram capacidades procedimentais e sentido crítico, como revelado pela confiança em manifestar a opinião perante uma determinada questão ou desafio. No que se refere à abordagem deste estudo balizada pela área disciplinar da Geologia, o estudo incidiu sobre a identificação de áreas de subaproveitamento no que se relaciona com o estudo dos fenómenos de magmatismo e das rochas magmáticas, na tentativa da sua colmatação passando a ação operacionalizada pela construção e aplicação de recursos multimédia durante a abordagem ao tema na prática letiva. O trabalho prático, para além de apresentar uma influência positiva na aprendizagem dos alunos, permite aos docentes dinamizar as práticas letivas. Neste sentido, foram potenciadas duas vertentes distintas do trabalho prático – laboratorial e com recursos multimédia - permitindo um enriquecedor desenvolvimento na área da docência, atendendo a necessidade de operacionalizar estratégias e utilizar recursos úteis na prática profissional futura. Esta abordagem possibilitou ainda o contacto com ambientes de ensino e aprendizagem que solicitaram competências específicas ao docente, nomeadamente capacidade de organização, gestão e avaliação de práticas letivas, o que lhe permitiu evoluir como profissional. Palavras-chave Áreas de subaproveitamento; Célula; Desenvolvimento; Docência; Laboratório; Magmatismo; Multimédia; Trabalho prático. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo IV Abstract This study, conducted during the Supervised Teaching Practice (PES) of the Introduction to Professional Practice (IPP), involved two distinct scientific areas, Biology and Geology, sharing a common didactic theoretical foundation: the practical work. Concerning the biology component, this study addressed the influence of laboratory work to learn about the cell, including the bacterial cell, for which the students have performed laboratory activities to develop their conceptual and procedural skills. The results showed that laboratory work is an efficient strategy for teaching and learning in relation to which the students feel motivated, and increased their knowledge and scientific reasoning skill, traits that were not observed with the students belonging to the control group, i.e. who did not carry out the laboratorial activities. In addition, the students of the experimental group improved their procedural skills and critical thinking, as revealed by the confidence in expressing their opinion about a particular issue or challenge. On what concerns the discipline of Geology, this study aimed on identifying areas of underperformance. These areas were searched in students’ understanding about the magmatic phenomenon and the igneous rocks. The goal was trying to improve their knowledge in that area by constructing and applying multimedia resources during the approach to the topic being taught. The practical work, beyond its positive influence in students learning, has a strong motivational component and boosts teaching practices. Potentiated in this study was the implementation of two distinct aspects of practical work - laboratory features and multimedia resources – coming out as an enriching development in teaching practice. In fact, this work contributed to operationalize strategies and resources helpful in future professional practice, in addition to promoting the contact with learning environments associated with particular dynamics where specific teaching skills were needed, as organization, management and assessment skills, further promoting the development of the future teacher. Key-words Cell; Development; Laboratory; Magmatism; Multimedia; Practical work; Teaching; Underperformance’ areas. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo V Índice Agradecimentos ........................................................................................................... I Nota prévia .................................................................................................................. II Resumo ...................................................................................................................... III Abstract ...................................................................................................................... IV Índice de Tabelas ...................................................................................................... VII Capítulo 1: Introdução ................................................................................................ 1 1.1. Contextualização Didática ........................................................................... 2 1.1.1. Trabalho Laboratorial no estudo da Célula Bacteriana ...................... 3 1.1.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas ................................... 4 1.2. Enquadramento Científico ........................................................................... 5 1.2.1. A Estrutura da Célula ............................................................................ 5 1.2.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas ....................................... 9 1.3. Problemas de Investigação ........................................................................ 14 1.4. Objetivos de Investigação .......................................................................... 14 1.5. Contributo Didático do Estudo .................................................................. 14 Capítulo 2: Metodologias de Investigação .............................................................. 15 2.1. Classificação da Investigação ....................................................................... 15 2.1.1. Design Quase-Experimental no Estudo da Célula Bacteriana .............. 16 2.1.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas ..................................... 17 2.2. Técnicas e Instrumentos de Recolha de Dados ....................................... 17 2.2.1. Estudo da Célula Bacteriana .............................................................. 18 2.2.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas ................................. 20 2.3.Técnicas de Análise de Dados ....................................................................... 20 2.3.1. Combinação de métodos no Estudo da Célula Bacteriana .............. 20 2.3.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas ................................. 23 2.4. A Amostra: Caracterização ........................................................................ 24 2.4.1. Características da Amostra para o Estudo da Célula Bacteriana .... 24 2.4.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas ................................. 25 2.5. Procedimento .............................................................................................. 25 2.5.1. Estudo da Célula Bacteriana .............................................................. 25 2.5.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas ..................................... 26 Capítulo 3: Resultados, Análise e Interpretação .................................................... 26 3.1. Estudo da Célula Bacteriana ......................................................................... 26 3.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas ........................................... 36 3.2.1. Resultados da avaliação diagnóstica ................................................ 37 FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo VI 3.2.2. Resultados da fase de aplicação ....................................................... 38 3.2.3. Resultados da avaliação formativa ................................................... 42 3.2.4. Cumprimento dos objetivos propostos .................................................. 44 Capítulo 4: Considerações Finais ............................................................................ 45 4.1. Limitações do Estudo .................................................................................... 45 4.2. Implicações para a docência ......................................................................... 45 4.3. Sugestões para investigações futuras ......................................................... 46 Capítulo 5: Referências Bibliográficas .................................................................... 48 Capítulo 6: Anexos e Apêndices .............................................................................. 52 FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo VII Índice de Tabelas Tabela 1 - Resultados obtidos pela análise de conteúdo dos registos realizados durante entrevista a discentes do 12ºano de escolaridade, em que n=24 (n = nº de alunos respondentes). ............................................................................................................ 37 Tabela 2Resultados obtidos pela análise de conteúdo dos registos realizados durante entrevista a docentes do grupo 520 - Biologia e Geologia. ......................................... 37 Tabela 3Resultados obtidos pela análise de conteúdo das respostas dadas ao primeiro questionário digital disponibilizado, em que n=24 (n = nº total de elementos da amostra em estudo). ................................................................................................................. 39 Tabela 4-Resultados obtidos pela análise de conteúdo das respostas dadas ao segundo questionário digital disponibilizado, em que n=24 (n = nº total de elementos da amostra em estudo). ................................................................................................................. 40 Tabela 5-Resultados obtidos pela análise de conteúdo dos registos obtidos por inquérito por questionário durante e a discentes do 11ºano de escolaridade, em que n=24 (n = nº de alunos respondentes; fa = frequência absoluta; fr = frequência relativa). ............... 42 FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 7 objetiva, lente ocular, diafragma e sistema de iluminação. Cada um destes componentes tem finalidades distintas mas interdependentes. O condensador tem como finalidade projetar um cone de luz sobre o material a ser observado. O feixe luminoso que atravessa este material, por exemplo de origem celular, penetra a objetiva. A objetiva tem por sua vez a função de aumentar a imagem obtida e observada no plano focal da ocular, que por sua vez amplia novamente a imagem. Por fim, a imagem fornecida pela ocular pode ser percebida pela retina, ou pode ser projetada numa tela se o microscópio estiver adaptado a esta função (Junqueira & Carneiro, 2005). A propriedade mais importante de um microscópio é a sua resolução, isto é, a capacidade de distinguir entre dois pontos muitos próximos, sendo a de um microscópio ótico de cerca de 0,2µm. A resolução é limitada pelo comprimento de onda da luz, dependendo essencialmente da lente objetiva. Para além da resolução, é também importante avaliar a ampliação conseguida pelo aparelho. A ampliação total resulta da ampliação alcançada pelas lentes objetivas e pelas lentes oculares (Lodish, et al., 2013). No que se refere às observações ao microscópio ótico composto, na generalidade, bactérias e mitocôndrias são as formas mais pequenas cuja morfologia pode ser claramente distinguível através de observação em microscópio ótico composto. Observar detalhes de dimensões inferiores não é possível recorrendo a este tipo de microscopia (Alberts, et al., 2007). Para além disso, devido ao facto de as células e estruturas subcelulares não serem coradas, recorre-se frequentemente à sua fixação e coloração para aumentar a contrastação, conseguindo-se, assim, o estudo morfológico das células com grande detalhe (Junqueira & Carneiro, 2005). Outras propriedades e procedimentos serão requisitados para a observação de material biológico no caso de, por exemplo, se recorrer ao uso de microscopia de fluorescência, sendo que neste caso as várias fases de processamento da amostra são semelhantes, na generalidade, às que se recorre na microscopia ótica, mas a coloração é conseguida com químicos fluorescentes, ou seja, que absorvem luz num comprimento de onda específico e emitem luz num outro comprimento de onda, maior e específico (Lodish, et al., 2013). Devido às técnicas de microscopia disponíveis, como já referido, foi possível conhecer melhor a estrutura celular, quer de células eucarióticas, quer de células procarióticas. As células procarióticas são atualmente aceites como os representantes atuais das formas mais primitivas da Vida, sendo que as bactérias são um exemplo de organismos procariontes (Junqueira & Carneiro, 2005; Schopf, 1992). As células procarióticas possuem um único compartimento celular fechado, que contém o citoplasma, rodeado por uma membrana celular. Não possuem núcleo e a sua organização interna é relativamente simples. O material genético, isto é, o cromossoma, FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 8 apesar de não se encontrar num compartimento individualizado, como nas células eucarióticas, encontra-se intensamente condensado na zona central da célula. Dispersos pelo citoplasma encontram-se também os ribossomas. Ao contrário das células eucarióticas, as células procarióticas não possuem mitocôndrias, retículo endoplasmático nem, com algumas exceções, constituintes celulares membranares. No entanto, as funções asseguradas por estes organelos nas células eucarióticas decorrem na membrana citoplasmática das células procarióticas. Sendo que todas as bactérias são células procarióticas importa sobre abordálas. Geralmente as células bacterianas possuem um tamanho entre 1 a 2 µm (Lodish, et al., 2013). A parede celular está também presente na maioria das espécies bacterianas, localizando-se exteriormente à membrana plasmática. A parede celular é composta por camadas de peptidoglicano, proteínas e oligossacarídeos, o que ajuda a proteger a célula e a manter a sua forma, contribuindo ainda para algumas funções metabólicas. As bactérias Gram negativas, apresentam a especificidade de possuírem para além da membrana citoplasmática, uma membrana exterior, designando-se o espaço entre estas de espaço periplasmático. Esta característica estrutural permite distinguir dois tipos de bactérias, através de uma técnica designada por coloração de Gram. As classificadas de Gram negativas, necessitam de um contrastante para serem observadas, pois não retêm o corante, quando sujeitas ao solvente que provoca a solubilização das membranas. Já as bactérias que não apresentam membrana externa, mas possuem uma parede celular com uma camada mais espessa de peptidoglicano que retém o complexo formado pelo cristal violeta-lugol, ficam coradas quando sujeitas à coloração de Gram e como tal designam-se por Gram positivas (Lodish, et al., 2013). Importa referir que esta técnica de coloração tem uma enorme importância para a taxonomia e identificação de células bacterianas. A motilidade que algumas células procariotas apresentam deve-se ao movimento do flagelo que se gera através de uma força proto motriz (Kim & Gadd, 2008). O número e a localização dos flagelos varia dependendo da espécie bacteriana. Em alguns procariontes estão localizados em um ou em ambos os polos da célula, noutros os flagelos dispõem-se à volta de toda a célula. Podem ainda apresentar uma outra estrutura designada por fímbrias (ou pili) compostas por proteínas, mas que não estão envolvidas no processo de motilidade da célula. A sua função é de adesão, ou seja, permitir que os organismos adiram a superfícies de outras bactérias ou mesmo em células hospedeiras, vegetais ou animais, e a superfícies. Estas estruturas são observadas em muitas bactérias Gram-negativas, mas raramente em bactérias Grampositivas (Kim & Gadd, 2008). FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 9 Muitas bactérias podem diferenciar células adaptadas à resistência em condições desfavoráveis - os esporos e os cistos, caracterizados por um metabolismo basal muito baixo. Estas estruturas de resistência surgem quando o ambiente de crescimento se torna desfavorável, como por exemplo quando há escassez de nutrientes no meio. Os cistos são resistentes a tensões físicas e químicas, tais como dessecação e radiação ionizante. Os esporos são resistentes a altas temperaturas, podendo permanecer viáveis durante várias décadas sob condições de ausência de água. Estas características dos esporos devem-se à composição e estrutura específica da sua parede celular constituída por várias camadas (Kim & Gadd, 2008). Não obstante a sua simplicidade estrutural, as bactérias são organismos complexos e extremamente diversificados do ponto de vista bioquímico e metabólico, o que permite a sua adaptação a habitats muito variados. Embora as bactérias sejam muitas vezes associadas a fenómenos patogénicos, na verdade a maioria é inofensiva e muitas são benéficas (Junqueira & Carneiro, 2005). Para além da diversidade bioquímica e metabólica, as bactérias apresentam também uma grande diversidade de formas celulares: podem apresentar-se sob uma forma esférica, designada de cocos, sob uma forma alongada, bacilos, e ainda em formas helicoidais, espirilos, por exemplo. Células bacterianas de determinadas espécies podem formar organismos coloniais (Junqueira & Carneiro, 2005). 1.2.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas O estudo das rochas magmáticas e dos fenómenos magmáticos que presidiram à sua génese é crucial pois uma grande porção da crosta terrestre é composta por rochas ígneas, embora algumas destas já se encontrem metamorfizadas. As rochas fundem-se em zonas profundas da crusta e do manto terreste dando origem a magmas, rochas fundidas no interior da Terra. Alguns destes solidificam antes mesmo de chegar à superfície, enquanto que outros magmas ascendem até à superfície (Pipkin, Trent, Hazlett, & Bierman, 2011). É Hoje claro que o conhecimento dos minerais de uma rocha pode fornecer informações sobre as condições de génese do magma parental que a originou, bem como obter informações sobre o processo de cristalização. Percebe-se então que o conhecimento dos processos ígneos é fundamental para que esta interpretação seja feita. O entendimento do processo de formação dos magmas, bem como da localização espacial da sua formação, depende da inevitável compreensão acerca da forma como as rochas se fundem. Embora ainda estejam a ser desenvolvidas investigações nesta área, sabe-se Hoje que a fusão de uma rocha depende da sua composição e das FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 10 condições de temperatura e pressão a que é sujeita. A fusão de uma rocha nunca é total, seja qual for a temperatura a que é sujeita, dado que os minerais que a compõem se fundem a diferentes temperaturas. A este fenómeno dá-se o nome de Fusão Parcial, dado que alguns minerais se fundem e outros permanecem sólidos. Por sua vez, a proporção entre a fração sólida e líquida depende, para além da composição e das temperaturas de fusão dos minerais, da temperatura a que a fusão ocorre, na crosta ou no manto. Este fenómeno explica que os magmas formados, a diferentes temperaturas e em diversas regiões do interior da Terra, podem ser diferentes pois a composição de um magma que resulta da fusão parcial de uma rocha em que apenas os minerais com menor ponto de fusão foram fundidos, pode ser significativamente diferente da composição de uma magma cuja génese se deve à fusão de uma rocha que foi completamente fundida. Conclui-se assim que os diversos magmas são resultado de diferentes proporções de fusão parcial. Para além disso, a pressão e a presença de água também afetam as condições de fusão. O aumento da pressão leva a um aumento da temperatura de fusão, enquanto por sua vez, o aumento da quantidade de água presente diminui o ponto de fusão dos minerais que constituem a rocha. Concluindo, uma rocha só se funde quando a sua composição mineralógica, a pressão a que está sujeita bem como a temperatura estiverem ajustadas, sendo este processo influenciado pela presença de água, afetando as composições dos magmas formados (Press & Siever, 2006). No que se refere à distinção entre as diferentes rochas ígneas, as características mais frequentemente usadas são textura e a composição mineralógica e química. Segundo o parâmetro texturas as rochas podem apresentar: textura fanerítica, rocha ígnea com cristais individualizados que são facilmente visíveis a olho nu, ou textura afanítica, apresentando granulação fina em que os grãos são pequenos o bastante para não serem visíveis à vista desarmada, não sendo no entanto rochas agranulares pois os grãos apesar de não serem visíveis a olho nu são passíveis de se identificar numa análise pormenorizada a microscópio petrográfico, sendo a sua textura designada de afanítica (Pipkin, Trent, Hazlett, & Bierman, 2011). O tamanho e a forma dos minerais que a constituem é determinado pela duração e velocidade do arrefecimento do magma (Pipkin, Trent, Hazlett, & Bierman, 2011). Consoante o tamanho do grão cristalino que apresentam, que se por sua vez se relaciona com a duração e local de arrefecimento, as ígneas que arrefecem em profundidade designam-se rochas magmáticas intrusivas, e as rochas ígneas que arrefecem à superfície designada por rochas ígneas extrusivas ou vulcânicas, dado que podem formar-se quando a lava ou outro material vulcânico é ejetado pelos vulcões (Stille, 2008). FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 11 Atendendo a que na generalidade, a textura reflete a diferença de tamanho dos minerais presentes na rocha ígnea importa aprofundar a mineralogia ígnea. Um mineral define-se como uma substância de ocorrência natural, geralmente inorgânica, cristalina, com um intervalo definido para a sua composição química e com características físicas bem definidas (Pipkin, Trent, Hazlett, & Bierman, 2011). A forma cristalina de um mineral reflete o arranjo da estrutura dos átomos que o constituem, que por sua vez determina a forma do cristal. Os átomos que constituem um mineral podem corresponder a um ou mais elementos que se ligam entre si e ligam-se através de forças eletromagnéticas. As propriedades dos minerais dependem também do tipo e da intensidade das forças de ligação. A dureza, a solubilidade, a clivagem, as condutibilidades térmicas e elétricas, entre outras, estão intimamente associadas aos tipos de ligações existentes nos minerais. Os minerais mais abundantes nas rochas ígneas pertencem ao grupo dos silicatos, contendo sílica, oxigénio e alumínio, havendo ainda para outros grupos petrográficos outros como por exemplo os carbonatos e os óxidos (Pipkin, Trent, Hazlett, & Bierman, 2011; Press & Siever, 2006). Relacionado com a abundância de silicatos nas rochas ígneas está a sua classificação com base na composição química e mineralógica. As primeiras classificações com base em análises químicas baseavam-se na análise química do teor em sílica (SiO2) da rocha. A sílica representa cerca de 40 a 70% do peso total de uma rocha ígnea, sendo muito abundantemente na maioria destas. Atualmente as classificações usadas, classificam os principais grupos de rochas magmáticas como: rochas félsicas, rochas máficas, rochas ígneas intermédias e rochas ultramáficas, com base na sua proporção relativa de minerais silicosos, ou sejas minerais constituídos por sílica que são o quartzo, feldspato, moscovite e biotite, anfíbolas e piroxenas e olivina (Press & Siever, 2006). Estes minerais siliciosos são também apelidados de silicatos e constituem a maior classe de minerais. A unidade estrutural básica de todos os silicatos consiste num tetraedro de sílica (SiO4) que pode ocorrer isolado nas estruturas cristalinas dos minerais - nesossilicatosou quando polimerizado pode também aparecer sob a forma de cadeias -inossilicatosou sob a forma de anéis - ciclossilicatos (Hurlbut & Sharp, 1998). Importa aprofundar o conceito de polimerização, processo intimamente relacionado com a possibilidade de ocorrência dos diferentes silicatos. A polimerização consiste na união de moléculas de um dado composto (monómero) para formar um novo composto designado por polímero, cujo peso molecular é um múltiplo inteiro do produto de partida (Infopédia, 2014). Como já referido, há uma forte relação entre a mineralogia, atendendo á estrutura cristalina dos diferentes minerais, e as temperaturas de cristalização ou de fusão da rocha ígnea, e seus cristais. Sabe-se que os minerais máficos se fundem a FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 12 temperaturas mais altas que os félsicos, sendo que consequentemente a temperatura de cristalização dos minerais máficos é mais alta que a dos félsicos. Os minerais cristalizam quando a temperatura a que estão sujeitos é mais baixa que o ponto de fusão. Este facto encontra-se intimamente relacionado com a estrutura apresentada pelos diferentes minerais silicatados intervenientes em processos ígneos, refletindo-se o conjunto de todas estas dinâmicas na Série de Bowen. Esta Série, na generalidade, traduz um constante reajustamento às novas condições de equilíbrio do meio em que que ocorrem os processos e fenómenos ígneos. As estruturas cristalinas dos minerais reajustam, através de processos de polimerização e de reestruturação dos tetraedros de sílica, permitindo formar o mineral mais estável num dado momento, para determinadas condições de pressão e temperatura. Sabe-se ainda que a cristalização dos minerais durante o arrefecimento do magma, não é simultânea e corresponde na verdade a uma sequência. Assim, a Série de Bowen descreve uma reação que explica a derivação de magmas intermédios e félsico a partir de magmas básicos. Esta série inclui duas sequências, uma contínua, constituída por plagióclases eu são minerais não ferromagnesianos, e outra descontínua, composta por minerais ferromagnesianos, que vão permitindo uma evolução magmática à medida que a temperatura a que essa bolsada magmática está sujeita (Monroe, Wicander, & Hazllet, 2007). De facto, a diversidade de rochas ígneas depende também das condições a que o magma fica sujeito. Assim, a partir de um material parental originalmente uniforme diversos tipos de rochas ígneas podem ser formadas devido a um processo conhecido por Diferenciação Magmática, ou Evolução Magmática. Este processo ocorre devido às diferentes temperaturas de cristalização dos diferentes minerais, levando a que durante a cristalização haja uma variação da composição do magma que vai empobrecendo nos elementos químicos solicitados para formar os minerais que já cristalizaram. Durante a evolução de um magma até à formação de rochas magmáticas, podem ocorrer diferentes processos de diferenciação magmática, entre eles a Diferenciação Gravítica, a Assimilação Magmática e/ou a Cristalização Fracionada (Frost & Frost, 2014). Esta última forma de diferenciação magmática pretende explicar o processo pelo qual os cristais formados por arrefecimento de um magma são separados do magma restante, sendo que esta separação pode ocorrer de diferentes formas. A forma mais simples ocorre quando os cristais formados se depositam no fundo da câmara magmática, sendo assim impedidos de reagir com a restante fração magmática líquida. Esta fração líquida irá migrar posteriormente para outras zonas, formando novas câmaras magmáticas prosseguindo da mesma forma o processo de cristalização sequencialmente. Sabe-se ainda que a cristalização dos minerais durante o arrefecimento do magma, não é simultânea e corresponde na verdade a uma sequência FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 13 – Série de Bowen. Esta série descreve uma reação que explica a derivação de magmas intermédios e félsico a partir de magmas básicos. Esta série inclui duas sequências, uma contínua, constituída por plagióclases eu são minerais não ferromagnesianos, e outra descontínua, composta por minerais ferromagnesianos, que vão permitindo uma evolução magmática à medida que a temperatura a que essa bolsada magmática está sujeita (Monroe, Wicander, & Hazllet, 2007). Concluindo, importa referir a relação entre a formação de algumas rochas ígneas e a tectónica de placas, ou seja, a contextualização tectónica do magmatismo. As diferentes rochas ígneas, com as suas composições químicas e mineralógicas características, existem em regiões específicas da Terra, geralmente associadas a fenómenos de tectónica de placas. A configuração dos diferentes tipos limites entre as placas tectónicas encontra-se associada à formação de rochas ígneas características (Jerram & Petford, 2011). Auxiliando a interpretação feita com base nos diferentes limites entre as placas tectónicas à luz da sua mobilidade, foram realizadas também experiências em laboratório, em que se determinam as temperaturas e pressões em que diferentes tipos de rocha se fundem, obtendo-se informações que permitem ter uma ideia sobre os locais onde ocorre fusão (Press & Siever, 2006). Assim, o magmatismo pode ocorrer associado a margens de limites divergentes, onde duas placas se estão a afastar, como nas cristas oceânicas, sendo que a ressurgência e solidificação do magma forma nova crosta oceânica, geralmente de natureza basáltica. Dos diferentes tipos de limites conhecidos associados à formação de magmas, as zonas de dorsal oceânica pela sua levada extensão são os locais mais significativos. Pode ainda estar associado às margens de limites destrutivos, onde duas placas convergem de modo a que uma das placas afunda, podendo ocorrer a formação de uma série de magmas de diferente composição, dependente também da composição pétrea das placas que se vão fundido, assim como de outros fatores como a presença de água que influencia o ponto de fusão dos materiais, como referido, e consequentemente a sua composição. Verificam-se também fenómenos magmáticos em zonas de convergência entre duas placas oceânicas, formando arcos insulares, entre placas continentais ou entre uma placa oceânica e uma continental. No que se refere aos limites designados de conservativos, em que duas placas deslizam uma sobre a outra, não ocorrendo formação nem destruição da crusta, a atividade ígnea é menor (Jerram & Petford, 2011). Mais de 99% em volume de atividade ígnea na Terra ocorre associada a limites de placas tectónicas, convergentes e divergentes. No entanto alguma atividade ígnea pode ocorrer ocorre em locais no interior das placas. De referir que existem rochas FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 14 ígneas formadas em locais distantes das margens das placas podendo ocorrer sob a forma de filões, por exemplo (Jerram & Petford, 2011). 1.3. Problemas de Investigação No presente trabalho, os problemas de investigação na forma de questão problema, para a componente de Biologia e de Geologia são respetivamente: -“Poderá o trabalho prático laboratorial, em particular a microscopia ótica, melhorar os processos de aprendizagem?”. -“Quais e qual a origem das áreas de subaproveitamento no tema “Magmatismo e Rochas Magmáticas”?”. 1.4. Objetivos de Investigação Os objetivos de investigação podem ser definidos de uma forma global – objetivos gerais – ou podem referir-se a objetivos específicos da investigação propriamente dita, que se referem-se aos fins que comandam a investigação, ou seja, são uma linha orientadora (Carmo & Ferreira, 2008). No âmbito da investigação realizada, tendo em conta os problemas de investigação supra referidos, os objetivos de investigação foram os seguintes: - Para a componente de Biologia definiu-se como objetivo geral deste estudo o de “Avaliar o efeito do trabalho prático laboratorial, em particular microscopia ótica, no processo de aprendizagem”. Já os objetivos específicos de investigação foram: identificar vantagens do recurso ao trabalho prático laboratorial nas práticas letivas, identificar a influência do trabalho prático laboratorial na aprendizagem dos alunos, e descrever a recetividade dos alunos face a atividade de carácter laboratorial. - Para a componente da Geologia, define-se como objetivo geral deste estudo o de “Identificar as áreas de subaproveitamento no tema Magmatismo e Rochas Magmáticas e a sua origem, através de uma ação educativa que recorre a ferramentas digitais”. Quanto aos objetivos de específicos de investigação, foram considerados os seguintes: Identificar áreas de subaproveitamento no que se refere ao tema Magmatismo e Rochas Magmáticas, construção de instrumentos digitais para colmatar algumas das áreas de subaproveitamento escolar e auscultar a origem das dificuldades. 1.5. Contributo Didático do Estudo Este estudo contribuiu para a aprendizagem dos alunos face das temáticas abordadas mas também permitiu o desenvolvimento profissional da docência, como descrito na secção 4.2. deste documento. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 15 No que se refere ao impacto deste estudo para os discentes a intervenção didática exerceu-se no sentido de proporcionar condições para a ocorrência de uma aprendizagem significativa, consolidada e decorrente da interação entre elementos. Para além disso, e no que se refere mais especificamente à vertente de Geologia, ao investir em áreas diagnosticadas como de subaproveitamento este trabalho permitiu que a ação docente fosse mais direcionada e dedicada à superação destas dificuldades, possibilitando que os alunos usufruíssem de uma abordagem que tentou ultrapassar as dificuldades nesta área. No que se refere à componente de Biologia, através do trabalho laboratorial, onde se promoveu o desenvolvimento do raciocínio crítico, da capacidade de observação e da cooperação entre grupo, os alunos puderam desenvolver competências laboratoriais. Para além disso permitiu a dinamização de uma atividade especialmente dedicada à observação e estudo da célula bacteriana, que apesar de motivadora e pertinente, normalmente não é levada a cabo nas práticas letivas. Capítulo 2: Metodologias de Investigação “A Metodologia de Investigação analisa e descreve os métodos, distancia-se da prática para poder tecer considerações teóricas em torno do seu potencial na produção de conhecimento científico.” (Clara Coutinho) 2.1. Classificação da Investigação Segundo Carmo & Ferreira (2008), uma investigação pode ser classificada quanto ao propósito e quanto ao método. A classificação quanto ao propósito baseia-se na aplicabilidade dos resultados e no grau de generalização dos mesmos à população em estudo. Quanto ao método este refere-se à classificação do estudo pondo em evidência a estratégia concebida para responder a uma determinada questão e a característica do estudo que o distingue dos restantes (Carmo & Ferreira, 2008). A investigação em Ciências Sociais e Humanas, como em Educação, deve cumprir dois requisitos: ser científica, regendo-se pelo rigor, e ser adequada ao objeto em estudo. No entanto deve reconhecer-se que este tipo de investigação apresenta uma dependência contextual, ou seja, o investigador não pode alhear-se do contexto sociocultural em que realiza a investigação, havendo condicionantes humanas e culturais que o investigador não pode ignorar (Coutinho, 2014). FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 16 2.1.1. Design Quase-Experimental no Estudo da Célula Bacteriana O estudo referente à componente da Biologia classifica-se de estudo quaseexperimental, em que só uma variável independente é manipulada (Carmo & Ferreira, 2008). Num estudo verdadeiramente experimental pretende-se estabelecer uma relação causa-efeito entre variáveis, sendo que se assume que as variáveis externas são adequadamente controladas e que as variáveis de estudo definidas são apropriadas. Em estudos experimentais prevê-se a existência de um grupo experimental, ao qual é aplicado o tratamento previsto, e de um grupo controlo onde não é aplicado o tratamento (Black, 1999). Num estudo verdadeiramente experimental o investigador manipula a variável independente, controlando todas as outras variáveis externas, e observa o efeito numa ou mais variáveis dependentes. O facto de se manipular a variável independentemente distingue a investigação experimental dos outros paradigmas de investigação. A variável dependente é a alteração ou a diferença que resulta da manipulação da variável independente (Carmo & Ferreira, 2008). No entanto, para que se verifique qual o efeito da variável independente sobre a variável dependente é necessário que haja o controlo de outras variáveis. Este controlo torna-se muito difícil nas ciências sociais, e em educação, pois atendendo a que a investigação é conduzida por seres humanos e a população alvo também é constituída por pessoas é complexo controlar todas estas variáveis (Black, 1999). As dificuldades na aplicação deste tipo de estudos surgem porque não há uma escolha verdadeiramente aleatória do grupo de tratamento e porque em contexto escolar, assim como noutras áreas das ciências sociais, não são reunidas condições que permitam de forma efetiva controlar todas as variáveis externas. Neste sentido, no momento da escolha do plano experimental devem ser tidas em conta estas limitações, sendo que o plano experimental deve ser definido tendo em consideração não só a hipótese que pretendemos testar, mas também as condições de que o investigador dispõe, caracterizadas anteriormente. Uma investigação quase-experimental possui todas as características de um estudo verdadeiramente experimental, mas atende-se ao princípio de que a escolha da amostra não foi aleatória e que todo o processo de investigação vai ser perturbado por variáveis externas que não são possíveis de eliminar atendendo ao contexto. Segundo Ferreira & Carmo (2008) o plano quase-experimental que descreve este estudo é o plano com grupo de controlo não equivalente. A realização de um pré-teste e de um pós-teste é uma característica em comum com investigações experimentais puras ou verdadeiramente experimentais. Tanto o grupo experimental como o de controlo são submetidos a um pré-teste e a um pós-teste, sabendo que não há uma seleção aleatória FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 23 informações recolhidas, definindo-se categorias de codificação (Schreier, 2012). No presente estudo, esta análise contemplou a inventariação das noções referidas no préteste e no pós-teste, tendo sido feita uma as variações na frequência das mesmas avaliadas estatisticamente através do teste de McNemar. As proporções relativas e o tipo de noções corretas e incorretas foram então utilizadas para definir uma rúbrica de classificação de respostas fornecidas, a qual reflete a qualidade das mesmas e cuja avaliação se baseou na utilização dos testes não-paramétricos para amostras dependentes e independentes acima descritos. Exemplo das rúbricas definidas é a que em apêndice (Apêndice III) relativa à questão Q1: “Como defines bactéria”. No caso deste estudo este tipo de análise permitiu melhorar a análise quantitativa dos dados, pois conferiu direção e especificidade à interpretação realizada. No caso particular da questão que implica o registo por desenho, foi também realizada uma análise do seu conteúdo, importando aqui referir que a escala de codificação usada conferiu a menor importância possível à qualidade “artística” do desenho e foi elaborada no sentido da não ambiguidade na atribuição das classificações (Reiss, et al., 2002). 2.3.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas Para o tratamento de dados, pretendeu-se analisar o conteúdo das respostas às entrevistas iniciais à amostra de alunos do 12ºano e de docentes do grupo 520. A análise de conteúdo foi estruturada em duas fases, uma como o objetivo de descrever, ou seja, enumerar os aspetos identificados nas respostas a um determinado dispositivo, e outra com o objetivo de interpretar. Assim a análise de conteúdo articula os dados literais obtidos através dos instrumentos e técnicas de recolha de dados, com os fatores que determinam as características encontradas (Carmo & Ferreira, 2008). Relativamente aos questionários interativos aplicados à amostra durante lecionação da temática, foi feita uma análise, com base em estatística descritiva e na análise de conteúdo, das respostas obtidas para que avaliar as conceções dos alunos face à temática em várias fases da aplicação dos instrumentos e para determinar a eficácia na colmatação de áreas deficitárias. A avaliação quantitativa correspondeu a uma estatística simples, sendo a análise estatística adequada a todas as investigações orientadas para o estudo das correlações, tornando este tipo de técnica adequada em investigações conduzidas numa perspetiva causal (Quivy & Campenhoudt, 1995). Para análise dos dados recolhidos durante a fase de avaliação formativa foi feita uma análise de conteúdo dos mesmos. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 24 2.4. A Amostra: Caracterização Uma população refere-se a um conjunto de elementos abrangidos por uma mesma definição, que por vezes assume graus de grandeza elevados. Neste caso, as populações consideradas foram, respetivamente para a componente de Biologia e de Geologia, os alunos que frequentam a disciplina de Biologia e Geologia do 10º ano do Ensino Secundário em Portugal e os alunos que frequentam a disciplina de Biologia e Geologia do 11º ano do Ensino Secundário em Portugal. Dado o tamanho da população, para que a concretização do estudo seja levada a cabo é necessário proceder a uma seleção de elementos pertencente a esta amostra. A esta técnica dá-se o nome de amostragem e conduz à definição de um subconjunto de uma dada população designada de amostra (Carmo & Ferreira, 2008). Atendendo às características das amostras em estudo, estas foram obtidas por uma técnica de amostragem não probabilística em que a seleção é feita de acordo com um critério definido pelo investigador, não se garantido uma probabilidade conhecida e não nula de cada um dos elementos da população ser selecionado e fazer parte da amostra. Mais em pormenor a amostra é definida com sendo uma amostra, não probabilística, de conveniência onde se utiliza um grupo de indivíduos que estão disponíveis para os efeitos pretendidos. Com este tipo de amostragem os resultados não podem ser generalizados à população à qual pertence o grupo de conveniência, permitindo, contudo, obter informações cruciais, desde que se reconheçam as cautelas e reservas a ter em atenção na sua utilização (Carmo & Ferreira, 2008). Segundo Hood (2006) in Hayes & Signh (2012), as vantagens da utilização de amostras de conveniência centram-se na facilidade de acesso à amostra. Para além disso, esta pode ser uma abordagem de amostragem útil pois permite que se ultrapassem dificuldades que o investigador pode encontrar no que se refere aos fundos económicos necessários para a investigação e ao tempo disponível (Hays & Singh, 2012). 2.4.1. Características da Amostra para o Estudo da Célula Bacteriana A amostra para a investigação realizada compreendeu duas turmas de 10ºano de escolaridade, que frequentaram a disciplina de Biologia e Geologia, na Escola Secundária c/3ºciclo de Rio Tinto. Essa amostra (n=57), sendo 28 alunos do sexo feminino e 29 do sexo masculino, com uma média de idades de 15.2 ± 0.59 anos. Neste estudo, a amostra foi dividida e sujeita a diferentes condições. Um grupo foi submetido ao tratamento cujos efeitos se pretendia medir - grupo experimental, FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 25 enquanto ao outro grupo não foi administrado nenhum tratamento, tratando-se do grupo de controlo. Particularizando, o grupo experimental correspondeu a uma amostra de 30 elementos, em que 22 são do sexo masculino e 8 são do sexo feminino, sendo a média de idades de 15 ± 0.37 anos. O grupo controlo correspondeu a uma amostra de 27 elementos, em que 9 elementos são do sexo masculino e 18 são do sexo feminino, sendo a média de idades de 15.4 ± 0.70 anos. 2.4.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas A amostra considerada para a investigação realizada compreendeu uma turma de 11ºano de escolaridade, que frequentaram a disciplina de Biologia e Geologia, na Escola Secundária c/3ºciclo de Rio Tinto. Essa amostra é constituída por 24 alunos (n=24), respetivamente, 12 do sexo feminino e 12 do sexo masculino, sendo a média das suas idades de 16 anos. 2.5. Procedimento A presente investigação decorreu durante o ano letivo de 2013/2014, pertencendo os alunos participantes à Escola Secundária de Rio Tinto. As intervenções realizadas no âmbito deste estudo decorreram no âmbito da disciplina de Biologia e Geologia, e inseriram-se na lecionação de temáticas previstas curricularmente, tendo sido estas, respetivamente: “A célula” e “Magmatismo e Rochas Magmáticas”. 2.5.1. Estudo da Célula Bacteriana A temática referente ao estudo da célula bacteriana foi abordada através de uma intervenção numa turma de 10º ano de escolaridade, que consistiu numa atividade de carácter laboratorial. Após a apresentação da matéria, os alunos realizaram uma atividade prática em que puderam observar células bacterianas ao microscópio ótico composto (MOC). Os alunos constituíram grupos de 3 elementos e realizaram a observação de preparações de células bacterianas (Apêndice IV), previamente preparadas para a observação específica de determinados componentes celulares característicos de células bacterianas. Após a atividade de observação crítica e registo das mesmas, os alunos levaram a cabo a concretização prática de dois procedimentos de preparação de lâminas para observação ao microscópio seguindo os procedimentos disponíveis em Brown (2005), que foram previamente cedidos aos alunos e apresentados em Power Point, de que é exemplo o presente no Apêndice V. Os alunos puderam discutir entre si as observações efetuadas, bem como se familiarizaram com o registo de observações e a identificação de estruturas. Para além FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 26 disso, a cooperação entre os elementos do grupo bem como o papel ativo dos alunos foi promovido, tendo sido um importante estímulo do desenvolvimento da autonomia dos alunos. 2.5.2. Estudo de Magmatismo e Rochas Magmáticas No que se refere à intervenção para a abordagem ao tema “Magmatismo e Rochas Magmáticas”, esta realizou-se numa turma de 11ºano, através de uma atividade prática com recurso aos meios digitais. Após um levantamento de informação prévia através de entrevistas com o objetivo de recolher informação sobre as áreas em que os alunos frequentemente manifestam mais dificuldade dentro do tema, foram criadas ferramentas digitais para abordagem inicial à temática, como a disponível no Apêndice VI. Estas ferramentas encontravam-se on-line no Moodle da Escola Secundária de Rio Tinto (ESRT), sendo que os alunos poderiam livremente aceder à plataforma a partir de casa e responder aos quizs as vezes que lhes parecem necessárias. A escolha do Moodle como plataforma digital para disponibilização do material didático deveu-se ao facto de estar adaptado ao programa no qual os quizs foram criados (Hot Potatoes®), para além de ser uma ferramenta com a qual os alunos já se encontravam familiarizados por terem recorrido a esta noutras disciplinas e noutras situações. Depois de disponibilizados os jogos iniciais, forma sendo disponibilizados mais ao longo da lecionação do tema para que os alunos pudessem complementar o seu estudo com esta ferramenta. Adicionalmente foi também criado um Blogue (Apêndice VII) com informação importante, assim como com curiosidades acerca do tema para que os alunos pudessem obter mais informações e colocar questões caso pretendessem. No final da intervenção foi feito um levantamento da reação dos alunos face às ferramentas digitais disponibilizadas, quer quanto ao grau de adesão, quer quanto ao efeito das mesmas no apoio ao seu estudo, e também no que se refere às áreas em que depois da intervenção consideram ter mais dificuldades dentro do tema. Capítulo 3: Resultados, Análise e Interpretação 3.1. Estudo da Célula Bacteriana Antes e após a concretização da atividade laboratorial implementada no âmbito deste projeto, a amostra foi sujeita a um inquérito por questionário, encontrando-se FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 27 descritas as técnicas de recolha e de análise de dados nas secções 2.2.1. e 2.3.1. deste documento. Relativamente à análise e interpretação dos resultados (consultar apêndices VIII e IX) propriamente ditos, no que se refere a uma primeira questão (Q0) presente numa primeira parte do questionário em que era solicitado o desenho de uma célula bacteriana, registou-se no grupo experimental uma melhoria significativa (Z=-3.99; p<0.001; d=1.46) na qualidade das respostas. Contudo, esta tendência também foi verificada no grupo controlo (Z=-4.03; p<0.001; d=1.35), que não esteve exposto à atividade. Este resultado poderá dever-se ao facto de esta questão, isto é, de o reconhecimento dos componentes celulares de uma célula procariótica, ser basal na abordagem teórica exigida curricularmente, o que sugere que tanto o grupo controlo como o experimental tenham sido expostos a estas noções. Importa então discriminar e atentar no conteúdo das representações levadas a cabo pelos alunos. No grupo experimental, durante a fase de pré-teste, as representações englobam estruturas gerais comuns a um tipo de célula genérico como seja a representação e identificação de núcleo, citoplasma e membrana celular. Esta tendência é consistente no grupo controlo nesta fase. No entanto, quando analisado o conteúdo presente nos desenhos na fase de pós-teste, o tipo de representação que surge no grupo experimental difere do grupo controlo. O grupo experimental apresenta representações em que é clara a identificação de componentes específicos de células procarióticas, nomeadamente exemplificada pela ilustração de componentes celulares observados microscopicamente, tais como as inclusões lipídicas ou a cápsula, ou até mesmo representação de diferentes morfologias de células bacterianas, nomeadamente as observadas durante a atividade – bacilos e cocos. Estes resultados sugerem que esta conceptualização da célula bacteriana poderá ser, em parte, consequência da observação das estruturas celulares durante a atividade laboratorial. Adicionalmente, surgem ainda algumas representações, como por exemplo ribossomas, flagelo e/ou fímbrias que terão sido apreendidas teoricamente, pois ficam para além do limite de resolução do microscópio ótico. No grupo controlo esta tendência não se verifica, havendo ainda representações, e identificações, de núcleos organizados, não se verificando uma discriminação tão pormenorizada dos constituintes celulares presentes nas células procarióticas, como surgiu no grupo experimental. Neste grupo apenas se verifica a representação genérica de uma célula procariótica, ocorrendo representações que apenas contemplam a presença de nucleóide, a existência de um flagelo e a forma alongada da célula bacteriana, sendo esta a forma da célula bacteriana mais comumente representada nos manuais escolares. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 28 Em parte complementar ao desenho da questão anterior, apresentou-se uma segunda questão (Q1: “Como defines bactéria?”), numa segunda secção do questionário. No que se refere à análise das respostas a esta questão, verifica-se que houve uma melhoria significativa no desempenho dos alunos do grupo experimental entre o pré-teste e o pós-teste (Z=-3.96; p<0.001; d=1.57). A tendência de melhoria da qualidade das respostas obtidas verifica-se também no grupo controlo (Z=-2.82;p=0.01; d=0.69). Apesar de esta tendência ser comum a ambos os grupos em estudo, registouse uma diferença significativa da qualidade das respostas quando comparados ambos os grupos entre si na fase de pós-teste. Apesar de quando comparados os dois grupos em estudo na fase de pré-teste não se verificarem diferenças significativas entre eles (Z(U)= 316.5; p=0.13; d=0.24), o desempenho dos alunos do grupo experimental é significativamente superior ao dos do grupo controlo no pós-teste (Z(U)=219.5;p=0,002; d=0.74). Para o escrutínio das respostas dadas a esta questão, foi feita uma análise de conteúdo, como descrito na secção 2.3.1. deste documento. Por exemplo, a noção de que a célula bacteriana “apresenta núcleo não definido”, é referida pelos elementos do grupo experimental com uma frequência significativamente superior no pós-teste (16 (pós-teste vs. 11 (pré-teste); χ2(1)=12.07; p<0.001), relativamente ao pré-teste. Esta tendência de aumento da frequência da noção analisada mantêm-se no grupo controlo, o que não é surpreendente, pois o reconhecimento desta característica está previsto na abordagem ao tema curricular em que se insere este projeto. Importa referir que a diferença de desempenho entre os grupos em estudo se pode dever ao facto de a atividade prática levada a cabo com o grupo experimental contemplar a observação do material genético, isto é, cromossoma condensado, e não apenas a sua abordagem teórica. A par desta noção surge também a de “célula procariótica”, cuja ocorrência nas respostas dos elementos de ambos os grupos também registou um aumento significativo. Importou, também, detetar noções que poderão ter surgido como consequência direta da atividade implementada. Assim, exemplificam-se duas noções importantes que surgiram especificamente no pós-teste. A noção de que as bactérias podem apresentar-se “com cápsula – confere proteção” é referida por seis elementos do grupo experimental no pós-teste, quando no pré-teste não foi referida por nenhum dos alunos (χ2(1)=5.14; p=0.02). No grupo controlo nenhum dos alunos refere esta noção, embora em ambos os grupos a existência deste componente celular tenha sido abordada do ponto de vista teórico. No entanto, uma das atividades laboratoriais realizadas com o grupo experimental incluiu a observação desta estrutura, o que parece ter contribuído para o reforço do reconhecimento da sua existência por parte dos alunos, complementado pelo reconhecimento da sua função. Uma outra noção que importa FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 29 referir é a perceção de que as bactérias são “sempre patogénicas”. De facto, no grupo experimental registou-se uma diminuição significativa da ocorrência desta noção no pós-teste face ao pré-teste (χ2(1=4.17; p=0.03). Este dado pode dever-se ao relacionamento estabelecido durante a atividade entre a existência, ou não, de cápsula numa célula bacteriana e a sua potencial virulência. Assim, os alunos do grupo experimental, reconhecendo que nem todas as bactérias possuem cápsula e que esta pode ser estar relacionada com a sua virulência, parecem ter admitido que nem sempre as bactérias se encontram associadas a patogenicidade. No grupo controlo não se registaram variações significativas na frequência desta noção (χ2(1=2.25; p=0.13). No instrumento de recolha de dados usado, foi também solicitado aos inquiridos que escolhessem de entre uma série de fotografias de células ao microscópio, as que correspondiam a células bacterianas (Q2). O grupo experimental registou uma melhoria significativa da qualidade das respostas dadas (Z=-3.50; p<0.001; d=0.81). A tendência não se verifica no grupo controlo, cujas respostas não evidenciam uma melhoria significativa (Z=1.77;p=0.07; d=0.37). Este resultado reforça a indicação de que a melhoria registada no grupo experimental pode não se dever exclusivamente ao contacto visual que os alunos tiveram durante os diferentes momentos letivos com imagens, esquemas e fotografias de células, quer eucarióticas, quer procarióticas, o qual terá contribuído para o enriquecimento do seu conhecimento prévio e lhes terá permitido distinguir entre as imagens, mas que também será decorrente do impacto da atividade – os resultados revelam que os alunos do grupo experimental apresentam maior eficácia na distinção das células bacterianas dos restantes tipos de células apresentados. Seguiu-se a terceira questão (Q3), da segunda parte do questionário, através da qual se pretendia avaliar a frequência aproximada do uso do microscópio ótico para o estudo da célula pelos alunos durante o seu percurso escolar. No grupo experimental registaram-se quatro ocorrências de alunos que revelaram nunca ter recorrido ao microscópio ótico durante as práticas letivas na fase de pré-teste. Após a realização da atividade, e tendo esta sido levada a cabo por todos os alunos, esta opção fico reduzida a zero ocorrências no pós-teste. Importa refletir sobre este dado como fonte de informação quanto à sinceridade de resposta dos alunos, pois sugere que os alunos revelam um empenho na resposta ao questionário e cuidado na veracidade das suas respostas. Este é, portanto, um indício da validade das suas respostas. A tendência, acima descrita, verificada neste caso para o grupo experimental, foi seguida pelo grupo controlo em que, na fase de pré-teste, dois alunos revelavam nunca ter utilizado o microscópio ótico em contexto de aula, tendo este número ficado reduzido a zero no pós-teste. Este resultado não se deve ao facto de terem participado na FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 30 atividade incluída neste projeto, mas por terem recorrido a técnicas de microscopia para o estudo da célula (eucariótica), como previsto curricularmente. O grupo experimental também realizou este tipo de observações, pelo que todas as condições foram mantidas equiparadas entre ambos os grupos, à exceção do tratamento específico previsto no âmbito deste projeto, apenas aplicado ao grupo experimental. De atentar na comparação entre o grupo controlo e o grupo experimental na seleção da opção que assinala uma frequência do uso do microscópio ótico em contexto escolar superior a cinco vezes: na fase de pré-teste o grupo experimental inclui duas ocorrências que assinalam esta opção versus duas ocorrências registadas pelo grupo controlo nesta mesma fase. No entanto, quando analisado o pós-teste, o grupo experimental regista dezoito ocorrências que surgem de alunos que selecionam esta opção versus onze ocorrências que surgem no grupo controlo. Estes dados revelam que, apesar de os alunos de ambos os grupos terem recorrido ao uso do microscópio ótico para o estudo da célula, o grupo experimental registou uma maior frequência no recurso a este tipo de prática, em parte devido a terem observado células bacterianas complementarmente às células eucarióticas observadas ao microscópio por ambos os grupos. Quer no grupo experimental, quer no grupo controlo, houve um aumento significativo na frequência de utilização deste instrumento (Mgexp=-1.23; Dpgexp= 0.74; Zgexp=-4.58; p<0.001; d=1.84; Mgct=-0.85;Dpgct=0.77; Zgct=-3.85;p<0.001; d=0.85). Posteriormente, encontravam-se incluídas no questionário afirmações com as quais os elementos da amostra deveriam manifestar a sua discordância ou concordância selecionando um valor numa escala ordinal de 1 a 5 (1-Discordo a 5Concordo). Abaixo são apresentados os resultados (consultar apêndices VIII e IX) obtidos nas respostas a estas questões. Relativamente à afirmação “Segundo investigações realizadas assume-se que as bactérias podem ter sido os primeiros seres colonizadores do Planeta Terra” (Q4.1.), o grupo experimental revela, no pós-teste, concordar com a afirmação (M=4.87; Dp=0.35; Z=465; p<0.001; d=0.48), sendo o valor mediano de resposta no pós-teste significativamente diferente do valor médio da escala (3), revelando confiança na resposta dada. A tendência mantém-se no grupo controlo (M=4.48; Dp=0.89; Z=333,5; p<0.001; d=0.11), sendo o valor mediano de resposta significativamente diferente de três, o que revela confiança, neste caso, em manifestar concordância com a afirmação Q4.1. Adicionalmente, apesar de não se registarem diferenças significativas entre o grupo controlo e o grupo experimental na fase do pré-teste (Z(U)=371.5; p=0.527; d=0.30), o mesmo não se verifica na fase de pós-teste. Quando analisados os dados do pós-teste, o grupo experimental difere do grupo controlo significativamente (Z(U)=305;p=0.03; d=0.57), no que se refere à manifestação da sua concordância com FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 31 esta afirmação. A confiança dos alunos pertencente ao grupo experimental em concordar com esta afirmação é reforçada no pós-teste, o que não aconteceu no grupo controlo. Em relação à afirmação: “As bactérias apresentam uma grande diversidade no que se refere à sua morfologia” (Q4.2.), o grupo experimental revela confiança em concordar (M=3.80;Dp=1.56; Z=286; p=0,01;d=0.04) com a afirmação no pós-teste, pois o valor mediano de resposta é significativamente diferente de três, valor médio da escala. Importa referir que apesar de o grupo experimental revelar certeza em concordar com a afirmação, atentando no valor médio de resposta é possível reparar que as respostas se aproximam mais do valor três (valor médio da escala) do que do valor cinco (valor máximo da escala). Esta escolha pode dever-se ao facto de, apesar de os alunos teoricamente conhecerem a existência de diferentes morfologias de células bacterianas, terem apenas observado duas morfologias de células bacterianas, o que poderá ter influenciado esta resposta. A tendência verificada no grupo experimental não se verifica no grupo controlo (M=3.32; Dp=1.32; Z=121; p=0.28; d=0.17), que revela indecisão, ou incerteza, em concordar com afirmação no pós-teste. Assim, como em outras solicitações de manifestação de concordância presentes neste questionário, a escolha do valor três pode revelar uma indecisão ou uma falta de conhecimento preciso para revelar uma resposta, pelo que os alunos optam por um valor intermédio. Neste caso específico dos resultados obtidos face à afirmação 4.2., a escolha do valor 3 pelo grupo controlo pode de facto refletir uma destas situações (ou ambas), não tendo os alunos selecionado a opção disponível “Não sei” evitando um hipotético caráter pejorativo por considerarem que deveriam ter este conhecimento. De seguida surge a afirmação “Calcula-se que a quantidade de bactérias colonizadoras do organismo humano seja 10 vezes maior que a quantidade de células do próprio corpo humano” (Q4.3.). Quando comparados os grupos em estudo entre si na primeira avaliação feita, pré-teste, não se registam diferenças estatisticamente significativas entre ambos (Z(U)=344;p=0.30; d=0.46). No entanto, os grupos registam diferenças significativas entre si no pós-teste (Z(U)=149.5;p<0.001; d=1.25). O grupo experimental revelou, no pós-teste, segurança em concordar (M=4.41; Dp=0.87; Z=345.5; p<0,001; d=2.30) com a afirmação. Esta tendência não foi seguida pelo grupo controlo (M= 3.14; Dp=1.15; Z=103; p=0,74; d=1.11) pois revelou indecisão na tomada de posição quanto à concordância com a afirmação. Assim, apesar de o conhecimento necessário para manifestar uma posição quanto à concordância, ou não, com esta afirmação ter sido referido durante as aulas de abordagem deste tema em ambos os grupos, devendo todos os elementos dos grupos em estudo possuir e mobilizar o conhecimento que lhes permite responder a esta questão, o grupo experimental revela FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 32 maior confiança em concordar com a afirmação. Este dado pode indicar que a atividade pode ter contribuído para um reforço e consolidação da informação teórica referida. Uma outra afirmação prendia-se com “As superfícies de órgãos e sistemas com contacto direto com o exterior são colonizadas por bactérias” (Q4.4.). O grupo experimental revela confiança em concordar com a afirmação (M=4.19; Dp=0.81; Z=276; p<0.001;d=0.94), diferindo, o valor mediano de resposta, significativamente do valor três. O grupo experimental reforçou a sua certeza na seleção de opções que revelam concordar com a afirmação. Este resultado deve-se ao facto de na atividade a que o grupo experimental foi sujeito ter sido reforçada a ideia de ubiquidade das bactérias e da sua existência no corpo humano, que nem sempre constitui uma ameaça. A tendência registada no pós-teste pelo grupo experimental não é verificada no grupo controlo, em que é revelada incerteza em concordar com a afirmação (M=3.57; Dp=1.04; Z=165; p=0.02; d=0.76), pois o valor mediano de resposta não é significativamente diferente de três, valor médio da escala de Likert em questão. O grupo controlo revelou dúvida atendendo a que as respostas médias que se aproximam do valor 3, que como referido para questões anteriores pode revelar falta de conhecimento para manifestar opinião face ao proposto ou representar uma indecisão real perante a afirmação. Quando comparado o desempenho do grupo experimental com o do grupo controlo no pré-teste, não se registarem diferenças significativas (Z(U)=365; p=0.51; d=0.02) entre os grupos. No que diz respeito ao pós-teste, foram registadas diferenças significativas entre os grupos (Z(U)=269; p=0.03; d=3.12). Seguiu-se nesta secção do questionário a afirmação (Q4.5.): “A comunidade de bactérias existente no organismo dos humanos é igual de indivíduo para indivíduo”. O grupo experimental revelou certeza em discordar com a afirmação (M=1.27; Dp=0.58; Z=0.00;p<0.001;d=0), sendo o valor mediano de resposta significativamente diferente de três, valor médio da escala. Esta tendência foi seguida pelo grupo controlo, que revelou também certeza em discordar (M=1.70; Dp=1.20; Z=29; p<0.001;d=0.11) da afirmação, apresentando-se o valor mediano de resposta significativamente diferente do valor três. No entanto, apesar de a tendência verificada no grupo experimental ter sido globalmente seguida pelo grupo controlo, como anteriormente referido, importa atentar nos valores médios de resposta. O valor médio (M=1.70; Dp=1.20), registado na escala de Likert para o grupo controlo na fase de pós-teste aproxima-se do valor dois (2), enquanto no grupo controlo se aproxima do valor um (1) (M=1.27; Dp=0.58). Estes valores indicam que a não concordância com a afirmação por parte do grupo controlo não foi tão sustentada como a que se verificou no grupo experimental, ou seja, o grupo controlo apresenta em média uma opinião menos segura do que o grupo experimental face à afirmação. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 39 Tabela 3Resultados obtidos pela análise de conteúdo das respostas dadas ao primeiro questionário digital disponibilizado, em que n=24 (n = nº total de elementos da amostra em estudo). Objetivo Percentagem de classificações positivas Média das Classificações obtidas Percentagem de respondentes I.Reconhecer as propriedades dos minerais. 75% 62,7% 100% II.Reconhecer diferentes tipos de rochas magmáticas. 91,7% 82,1% 100% III.Distinguir rochas magmáticas em função do ambiente de consolidação; Conhecer alguns dos minerais presentes nas rochas magmáticas 95,8% 78% 100% IV.Compreender que a formação de magmas está associada a limites tectónicos, mas também a zonas intraplaca 84,2% 52,2% 79,2% V.Associar o magma andesito ao contexto tectónico de formação. 85% 73,1% 83,3% VI.Conhecer as rochas formadas por consolidação de magma estruído nos riftes oceânicos. 95% 90,8% 83,3% VII.Conhecer fenómenos vulcânicos do tipo Hot Spot. 50% 35% 83,3% No que se refere aos objetivos I, II e III, os quais se referem a questões em que em todos os elementos da amostra responderam, pretendia-se uma abordagem geral e global aos minerais, e às rochas magmáticas, com base no lecionado no 10ºano de escolaridade. Estas questões foram colocadas com objetivo de uma avaliação diagnóstica inicial da amostra, não sendo estes os pontos de alerta auscultados como áreas deficitárias e identificados no ponto 3.2.1. deste trabalho. Particularizando merece especial cuidado o objetivo I pois a percentagem de positivas obtidas por resposta à questão que pretendia avaliar este mesmo objetivo é de 75%, no entanto a média das classificações obtidas é de 62,7% merecendo este tema um maior aprofundamento visto que reconhecer as propriedades dos minerais é um ponto crucial para que se entendam dinâmicas e ocorrências de fenómenos como a Série de Bowen. No que se refere aos objetivos II e II, pela análise da percentagem de respostas com classificação positiva, parecem não ser áreas a merecer uma incisão e insistência tão estruturada, visto, atendendo aos resultados, serem áreas em que os alunos não revelam subaproveitamento. No que se refere às questões elaboradas para avaliação dos objetivos IV, V, VI e VII, estas foram elaboradas tendo em vista as áreas identificadas como de subaproveitamento, nomeadamente no que se relaciona com a contextualização FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 40 tectónica do vulcanismo referida pela amostra de alunos do 12ºano e pelos docentes do grupo 520 como área que importa abordar. Ao atendermos à percentagem de respondentes, esta diminui face às questões I, II e II o que pode corresponder a uma não resposta dos alunos por não dominarem o conteúdo ou pela não manifestação de vontade de resposta. Das classificações obtidas pelos discentes que manifestaram resposta, que salvaguardando não correspondem à totalidade da amostra mas sim a uma percentagem específica de respondentes, pois uma percentagem de elementos da amostra não apresentou resposta às questões como supra referido, no que se refere à avaliação do objetivo IV e VII registam-se classificações negativas (35%) ou apenas ligeiramente acima da positiva (52,2%), carecendo este tema de aprofundamento para esclarecimento de lacunas. Assim, analisados estes resultados e elucidado pela informação recolhida e interpretada, surge o segundo dispositivo digital direcionado para que se colmatem áreas concretas, nomeadamente da estrutura dos minerais e do enquadramento tectónico do magmatismo, e se abordem direcionadamente as áreas indicadas pelos Docentes e alunos como de subaproveitamento. Para além do aprofundamento das temáticas por abordagem através dos quizs digitais, os discentes dispunham de um Blogue de apoio ao estudo com publicações especificamente criadas e elaboradas na perspetiva do reforço destes mesmo temas diagnosticados como de baixa consolidação. Os resultados da aplicação do segundo dispositivo digital encontram-se registados na tabela 4. Tabela 4-Resultados obtidos pela análise de conteúdo das respostas dadas ao segundo questionário digital disponibilizado, em que n=24 (n = nº total de elementos da amostra em estudo). Objetivo Percentagem de classificações positivas Média das Classificações obtidas Percentagem de respondentes I.Distinguir os diferentes tipos de rochas magmáticas. 75% 74,67% 83,3% II.Interpretar a Série de Bowen. 89,50% 80,1% 79,2% III.Relacionar os processos de polimerização que a Série de Bowen. 73.68% 60,15% 79,2% IV.Conhecer a estrutura dos silicatos. 85% 71,62% 83,3% V.Relacionar a estrutura dos silicatos com a Série de Bowen. 76,47% 77,9% 70,8% VI.Conhecer a composição dos magmas. 100% 88,5% 79,2% VII.Interpretar o enquadramento tectónico de formação de um magma. 60% 52,81% 83,3% FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 41 Importa começar por referir que a adesão dos alunos para responder às questões diminuiu globalmente, não havendo nenhuma questão em que 100% dos elementos da amostra tenha respondido. Decorrente de registos de observação, esta falta de motivação dos discentes para resposta aos quizs digitais pode dever-se a algum insucesso escolar devido ao fraco investimento escolar dos elementos da amostra. Nesta segunda abordagem às áreas de subaproveitamento pretendeu-se incidir sobre a Série de Bowen, e os processos que lhe estão relacionados nomeadamente sobre a estrutura dos minerais silicatados e o conceito de polimerização, e ainda sobre o enquadramento tectónico do magmatismo. Analisando as classificações obtidas em resposta à questão que pretendia avaliar o objetivo II, dos 79,2% de alunos que responderam, a média de classificações obtidas numa questão que visava a interpretação da Série de Bowen de uma forma direta, foi de 80,1%. Comparativamente quando colocadas questões com objetivo de avaliar conceitos que lhe estão subjacentes como a polimerização (III), para a mesma percentagem de alunos respondentes, a média de percentagens positivas foi de 60,15%. Paralelamente na questão correspondente ao objetivo V, pretendeu-se avaliar a relação entre a estrutura dos silicatos e a Série de Bowen, o que também se caracteriza por ser um assunto relacionado mas não diretamente abordado e para uma percentagem de 70,8% de respondentes a média de classificações obtidas (77,9%) revela que este parâmetro carecerá de aprofundamento. Assim, pode conclui-se que em alguns destes casos a origem do subaproveitamento da temática pode residir em lacunas de conhecimentos de fenómenos relacionados, e que são essenciais para a sua compreensão, o seja, por exemplo para a compreensão total da Série de Bowen será também importante aprofundar a o estudo do fenómeno de polimerização e da estrutura dos silicatos. Interpretando os resultados obtidos na fase de aplicação, que englobou duas fases principais de intervenção didático-pedagógica, conclui-se essencial a abordagem dos conceitos base para a compreensão dos fenómenos magmáticos de abordagem obrigatória segundo o programa curricular em vigor. Por exemplo, foi percetível que os alunos revelaram dificuldades no entendimento da Série de Bowen, mas também foi percetível que os alunos não dominam conceitos como o de polimerização e a estrutura dos silicatos, assim como a relação entre estas duas variáveis. Assim, torna-se para os discentes difícil compreender a dinâmica inerente à Série de Bowen, que pretende representar um fenómeno da Natureza dinâmico e em que vários são os fatores intervenientes. Neste sentido os alunos quando colocados perante questões que se destinavam à abordagem clássica da Série de Bowen, que apenas implicavam conhecimento enciclopédico, obtêm melhores classificações do que quando deparados FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 42 com questões que pretendem relacionar fenómenos de outras áreas disciplinares, que se revelam essenciais. Com a ação levada a acabo neste estudo, os alunos contactaram com conceitos que foram progressivamente aprofundados e reforçados com documentos extra e tarefas extra, nomeadamente com animações e informações no Blogue construído no âmbito deste projeto, para que se reforçassem conceitos base e se tentassem colmatar consequentemente as áreas em que os alunos revelam as dificuldades. 3.2.3. Resultados da avaliação formativa Nesta fase analisam-se os resultados obtidos pela análise de conteúdo das respostas dados pela amostra em estudo, constituída por 24 alunos do 11ºano de escolaridade, no que se relaciona com às áreas em que reconhecem apresentar dificuldades. Para a recolha de dados foram realizados inquéritos por questionário e o registo de informações recolhidas através de entrevistas com médio grau de informalidade. As áreas em que os alunos reconhecem sentir dificuldade nesta fase, pós intervenção encontram-se listadas na tabela 5. Tabela 5-Resultados obtidos pela análise de conteúdo dos registos obtidos por inquérito por questionário durante e a discentes do 11ºano de escolaridade, em que n=24 (n = nº de alunos respondentes; fa = frequência absoluta; fr = frequência relativa). Categoria de Conteúdos Categoria Indicadores Frequência de Conteúdos fa fr Conteúdos acerca do tema “Magmatismo e Rochas Magmáticas” Ind. 1 Série de Bowen. 6 0,29 Ind. 2 Identificar o tipo de magma. 3 0,14 Ind. 3 Estrutura dos Silicatos. 3 0,14 Ind. 4 Polimerização. 3 0,14 Ind. 5 Nenhuma dificuldade. 6 0,29 Total 21 1 Ao analisar os indicadores identificados nas respostas dadas pelos elementos da amostra, pode concluir-se que algumas das áreas de subaproveitamento identificadas são comuns às inicialmente diagnosticadas, como por exemplo a Série de Bowen, mas os alunos especificam também dificuldades em áreas como a estrutura dos silicatos e a polimerização, o que vai ao encontro do referido na secção anterior em que a incompreensão dos fenómenos identificados como áreas de dificuldade está relacionado com o não domínio de outros fenómenos, com relação com estes. Uma análise mais prolongada permitiria identificar mais áreas relacionadas com os temas de FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 43 subaproveitamento, ação não possível de levar a cabo com este estudo atendendo ao tempo disponível. De reparar que a área referente ao enquadramento tectónico do magmatismo não foi referida como área em que os alunos identificam ter dificuldades, pelo que poderá ter sido colmatada pela intervenção didático-pedagógica inerente a este estudo. Quando questionados sobre a utilidade dos recursos didáticos digitais no seu processo de aprendizagem, 21 elementos referem que foi útil apresentando justificações como as passíveis de consulta no Apêndice X, que contemplam o potenciamento da interatividade, da motivação, do interesse. Referem ainda que constituiu um apoio ao estudo, na interpretação de conteúdos e na revisão dos temas. Completam ainda referindo que foi útil na compreensão de temáticas em que revelam mais dificuldade e que o exercício digital a que responderam lhes permitia autorregular o seu estudo, monitorizando as dificuldades e apercebendo-se dos conteúdos já aprendidos e dos conteúdos a rever. Quando questionados por entrevista acerca do Blogue criado para apoio ao estudo, referem que se tornou útil e que consultaram por forma a procurarem esclarecer algumas das questões levantadas quando da resposta aos desafios propostos através do Moodle. Interpretando os resultados obtidos na fase de avaliação formativa, é importante referir que os alunos para além de identificarem as áreas de dificuldades, genericamente coincidentes com as referidas na fase de diagnóstico, revelam mais especificamente dificuldades nas áreas que são basais para a compreensão desses mesmos fenómenos. Isto revela que os alunos, quando deparados com temas que se relacionam indiretamente com a compreensão dos fenómenos exigida, e que devem dominar para poderem compreender os conteúdos exigidos para abordagem no tema, também não os dominam havendo uma fraca consolidação de conteúdos estruturantes. Esta conclusão é válida para a amostra em estudo mas pode servir de indicador e de alerta para abordagem deste tema. De referir que pela versatilidade associada aos recursos multimédia é possível identificar, abordar e ajudar a colmatar áreas de subaproveitamento, com um trabalho contínuo e profundo. Uma vantagem associada a este tipo de recurso de aprendizagem prende-se com a motivação que lhe está associada e que tem um impacte positivo nos discentes. Contudo esta intervenção deve sempre ser complementada com entrevistas e auscultações interativas entre o investigador-docente e os discentes para que se reúnam esforços e se incidam cirurgicamente sobre as áreas necessárias. Concluindo, foi possível identificar algumas das áreas em que os discentes revelam subaproveitamento dentro do tema “Magmatismo e Rochas Magmáticas” FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 44 previsto curricularmente para abordagem no 11ºano, e também compreender que a origem dessas dificuldades reside no não domínio de conceitos estruturantes, na maioria das vezes relacionados com áreas científicas paralelas mas essenciais para a compreensão de determinados fenómenos geológicos. 3.2.4. Cumprimento dos objetivos propostos Definiu-se como objetivo geral deste estudo o de identificar as áreas de subaproveitamento no tema Magmatismo e Rochas Magmáticas e a sua origem, através de uma ação educativa que recorreu ao uso de ferramentas digitais. O recurso a ferramentas digitais foi uma metodologia conseguida e que funcionou no contexto em que a ação deste estudo foi desenvolvida pois foi possível com o auxílio destas, complementado com inquéritos por entrevista, identificar áreas de subaproveitamento e interpretar possíveis origens das mesmas. Com uma ação pedagógica continuada foi também possível ir auscultando a amostra no sentido de detetar dificuldades e colmatálas com recurso a dinâmicas direcionadas e construídas por forma a que os discentes consolidassem conceitos base e colmatassem as áreas em que as dificuldades foram identificadas. Os objetivos de específicos de investigação definidos para este estudo visavam a identificação das áreas de subaproveitamento no que se refere ao tema Magmatismo e Rochas Magmáticas, a construção de instrumentos digitais para colmatar algumas das áreas de subaproveitamento escolar e a auscultação da origem das dificuldades. No que se refere à identificação das áreas de subaproveitamento considera-se cumprido o objetivo pois o levantamento efetuado visou um cruzamento de dados entre docentes e discentes. A entrevista e recolha de dados para cumprimento deste objetivo junto dos docentes revelou-se crucial pois o seu conhecimento científico e o domínio dos programas curriculares permitiu uma identificação e chamada de atenção para áreas especificamente abordadas nas práticas letivas previstas para o referido tema, mas também permitiu conhecer o ponto de situação no que se refere aos conhecimentos e competências exigidas a este nível, revelando que áreas científicas paralelas e relacionadas com o tema, necessárias ao seu entendimento, não estão previstas abordar. O levantamento levado a cabo junto dos docentes foi importante para obter uma perceção por parte de uma amostra de alunos que abordaram a temática, e foram sujeitos a avaliação, nomeadamente a nível nacional, sobre a mesma. O objetivo de construção de instrumentos digitais foi também cumprido pelo que assim se conseguiram abordar as áreas de subaproveitamento e exercer ações didáticas e pedagógicas progressivas no sentido de as colmatar, cumprido um outro FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 45 objetivo proposto para este estudo. No que se refere à auscultação da origem das dificuldades, para além do alerta prévio por parte dos docentes, através de momentos letivos propositadamente criados para tal foi notório durante a execução deste estudo que os alunos não compreendem temas como a Série de Bowen, mais especificamente, porque a origem das suas dificuldades exige a compreensão de fenómenos e conceitos de áreas relacionadas, da física e da química por exemplo, que não foram abordadas durante o seu percurso escolar e/ou nas quais também revelam dificuldades. Assim, num balanço global, consideram-se os objetivos inicialmente propostos cumpridos com este estudo. De ressalvar que considerando um o período de estudo mais extenso do que o do presente estudo, o cumprimento dos objetivos e o estabelecimento de outros poderia ser aprofundado. Capítulo 4: Considerações Finais 4.1. Limitações do Estudo Após a concretização deste estudo, algumas limitações foram identificadas que devem ser tidas em conta. Uma limitação importante refere-se ao tempo disponível para a realização da investigação. O facto de a investigação estar sujeita aos tempos letivos e da concretização das diferentes componentes do projeto estar condicionada pelas dinâmicas escolares e curriculares, influenciou e limitou algumas das intervenções previstas no decorrer da investigação. Um outro fator limitante pretende-se com o número de elementos constituintes da amostra disponível. Decorrente do contexto em que esta investigação foi implementada, o número de elementos encontra-se condicionado, não permitindo alcançar amostras mais extensas que favorecessem generalizações. Para além disso, a amostra em estudo no decorrer desta intervenção educacional caracteriza-se por ser de conveniência, de maneira a que a aleatoriedade de seleção da amostra não é conseguida. 4.2. Implicações para a docência Paralelamente ao seu contributo para a aprendizagem dos alunos, este estudo também contribuiu para o desenvolvimento profissional na área da docência pretendido com o desenvolvimento do projeto proposto para este estudo. Ao implementar o trabalho prático como estratégia de ensino permitiu-se um desenvolvimento na área da docência, nomeadamente de monitorização das atividades práticas, da sua preparação e da sua aplicação. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 46 A concretização deste estudo visou a criação de um momento letivo importante para o enriquecimento profissional pois foi envolto de um ambiente de aprendizagem e de ensino de carácter particular e onde variáveis específicas devem ser consideradas. Adicionalmente, este deu oportunidade ao futuro docente de perceber e operacionalizar alguns recursos de que dispõe, adaptados à realidade escolar nos seus meios e recurso, permitiu percecionar a importância da interdisciplinaridade e da cooperação entre pares de trabalho e o desenvolvimento de competências na área científico-didática da docência e no desenvolvimento da comunicação escrita e oral recorrendo a terminologia adequada do ponto de vista científico e didático. Importa também referir que as dinâmicas inerentes a este estudo permitiram uma integração na comunidade escolar e nas dinâmicas escolares o que se revelou também muito positivo. Concluindo, este trabalho promoveu competências na implementação de estratégias de ensino, especificamente através do desenvolvimento de atividades laboratoriais e da utilização de recurso a recursos multimédia no ensino, com as quais se pôde familiarizar, avaliar o impacto da sua aplicação em contexto de sala de aula e refletir sobre formas de otimização das mesmas. 4.3. Sugestões para investigações futuras Para futuras investigações, seria importante a realização deste mesmo estudo recorrendo a uma amostra com um maior número de indivíduos, a fim de se poderem recolher mais dados com vista a refletir e comparar com os dados obtidos nesta investigação. Para além disso, seria também importante realizar este estudo num maior espaço de tempo, ou seja, tentar que a intervenção fosse mais longa e que permitisse a construção de mais instrumentos e a complementação da ação com técnicas de recolha de dados mais diversificados. No que se refere à componente de Biologia deste estudo, em investigações futuras, a aplicação do trabalho prático laboratorial segundo os procedimentos seguidos nesta investigação, poderá ser acompanhada de técnicas de observação rigorosas, tendo em conta que a observação deve incluir uma seleção de informação pertinente, através dos órgãos sensoriais e com recurso à teoria e à metodologia científica, a fim de poder descrever, interpretar e agir sobre realidade em questão (Carmo & Ferreira, 2008). Para o registo das observações efetuadas, poderá ser construído um guião de observação com critérios úteis e necessários, mas não excessivamente abundantes de modo a não originar um excesso de informação, de difícil manipulação e interpretação, resultando numa reduzida utilidade. Para a construção destes critérios podem ser usados dados obtidos neste relatório que podem funcionar como indicadores, FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 47 permitindo que o investigador não corra o risco de colecionar informação inútil, mas sim de recolher informação pertinente para o estudo. Nomeadamente no que se refere à componente de Geologia, uma intervenção mais prolongada permitiria a construção de mais materiais didáticos digitais a fim de abordar outras perspetivas da temática, assim como trabalhar outras áreas de conteúdos diagnosticadas como áreas de subaproveitamento. Tendo em consideração que os alunos se mostraram motivados e revelaram uma clara intenção e interesse no estudo baseado em sistemas informáticos, seria de facto pertinente explorar a possibilidade de os alunos estudaram as temáticas curriculares com um apoio digital contínuo, de uma forma que permitisse o intercâmbio opiniões e dúvidas on-line. Neste sentido poderia ser avaliado o empenho e grau de participação demonstrado pelos alunos. Um outro conteúdo que se revelou muito importante de abordar futuramente refere-se ao Tempo Geológico, dimensão sobre a qual os alunos devem ter uma perceção mais profunda. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 48 Capítulo 5: Referências Bibliográficas AERD statistics. (2013). McNemar's test using SPSS. Obtido em 24 de agosto de 2014, de McNemar's test using SPSS: https://statistics.laerd.com/spsstutorials/mcnemars-test-using-spss-statistics.php Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2007). Molecular Biology of the Cell - Fifth Edition. United States of America: Garland Science. Andre, T., & Windschitl, M. (1998). Using Computer Simulations to Enhance Conceptual Change: The Roles of Constructivist Instruction and Student Epistemological Beliefs. Journal of Research in Science Teaching, VOL. 35, NO. 2, 145–160. Asthana, H., & Bhushan, B. (2007). Statistics for Social Sciences: With SPSS Application. New Delhi: PHI Learning Pvt. Ltd. Becker, H. (2000). 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FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 55 Apêndice VI Apêndice VII FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 56 Apêndice VIII Grupo Experimental x Grupo Controlo Experimental Controlo Teste de Mann-Whitney Effect size M Dp M Dp Z(U) p Cohen's d Q0 Pré-teste 2.03 0.61 1.37 0.84 241.50 0.00 0.90 Pós-teste 3.47 1.25 2.78 1.22 253.00 0.01 0.56 Q1 Pré-teste 1.33 1.02 1.56 0.94 316.50 0.13 -0.24 Pós-teste 3.06 1.17 2.24 1.03 219.50 0.00 0.74 Q2 Pré-teste 1.83 1.91 1.92 1.92 389.50 0.80 -0.05 Pós-teste 3.80 2.85 2.85 2.64 320.50 0.17 0.32 Q3 Pré-teste 2.30 0.79 2.37 0.74 387.50 0.76 -0.08 Pós-teste 3.57 0.57 3.22 0.75 305.00 0.08 0.43 Q4.1. Pré-teste 4.63 0.61 4.37 1.04 372.50 0.53 0.30 Pós-teste 4.87 0.35 4.48 0.89 305.00 0.03 0.57 Q4.2. Pré-teste 3.85 1.28 3.54 1.30 339.00 0.28 0.24 Pós-teste 3.80 1.56 3.32 1.32 304.00 0.09 0.33 Q4.3. Pré-teste 2.42 0.86 2.04 0.80 344.00 0.31 0.46 Pós-teste 4.41 0.87 3.14 1.14 149.50 0.00 1.25 Q4.4. Pré-teste 3.23 1.19 3.28 3.57 365.00 0.51 -0.02 Pós-teste 4.19 0.81 3.57 1.04 269.00 0.03 3.12 Q4.5. Pré-teste 1.27 0.58 1.84 1.17 296.00 0.03 -0.61 Pós-teste 1.27 0.58 1.70 1.20 341.00 0.19 -0.46 Q4.6. Pré-teste 4.12 1.00 4.47 0.84 310.50 0.10 -0.38 Pós-teste 4.27 1.20 4.48 0.70 400.50 0.93 -0.21 Q5.1. Pré-teste 4.72 0.52 4.74 0.45 402.00 0.95 -0.04 Pós-teste 4.90 0.30 4.93 0.27 382.00 0.49 -0.09 Q5.2. Pré-teste 4.07 1.08 3.85 0.86 314.50 0.13 0.23 Pós-teste 4.52 0.62 4.19 0.68 288.50 0.04 0.52 Q5.3. Pré-teste 4.57 0.55 4.58 0.62 393.00 0.83 -0.02 Pós-teste 4.79 0.48 4.67 0.48 351.00 0.26 0.25 M=Média; Dp= Desvio Padrão; Z(U)= Teste de Mann-Whitney (teste de amostras independentes); p= valor de significância (intervalo de confiança=95%); Cohen’s d=teste de “Effect size”. FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 57 Apêndice IX M=Média; Dp= Desvio Padrão; Z= Teste de Wilcoxon (teste de amostras emparellhadas); p= valor de significância (intervalo de confiança=95%); Cohen’s d=teste de “Effect size”; r=correlação “effect size”; Z*= Teste de Wilcoxon (teste de uma amostra); p*= valor de significância (intervalo de confiança=95%). Pré-teste x Pós-teste Diferença de médias Teste de Wilcoxon Effect size Teste de Wilcoxon* Pré-teste Pós-teste M Dp Z p Cohen's d Z* p* Z* p* Q0 Experimental -1.44 1.41 -3.99 0.00 -1.46 Controlo -1.41 1.08 -4.03 0.00 -1.35 Q1 Experimental -1.73 1.59 -3.96 0.00 -1.57 Controlo -0.68 1.13 -2.82 0.01 -0.69 Q2 Experimental -1.97 2.52 -3.50 0.00 -0.81 Controlo -0.93 2.57 -1.77 0.08 -0.37 Q3 Experimental -1.27 0.74 -4.58 0.00 -1.84 Controlo -0.85 0.77 -3.85 0.00 -0.85 Q4.1. Experimental -0.23 0.50 -2.33 0.02 -0.48 406.00 0.00 465.00 0.00 Controlo -0.11 1.45 -0.64 0.52 -0.11 240.00 0.00 333.50 0.00 Q4.2. Experimental 0.05 1.77 -0.13 0.90 0.04 264.50 0.01 286.00 0.00 Controlo 0.22 1.37 -0.42 0.68 0.17 212.00 0.07 121.00 0.28 Q4.3. Experimental -1.99 1.17 -4.57 0.00 -2.30 254.50 0.01 345.50 0.00 Controlo -1.09 1.22 -3.34 0.00 -1.11 14.50 0.00 103.00 0.74 Q4.4. Experimental -0.96 1.18 -3.44 0.00 -0.94 189.50 0.11 276.00 0.00 Controlo -0.30 1.41 -0.75 0.45 0.76 189.00 0.19 165.00 0.023 Q4.5. Experimental 0.00 0.59 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Controlo 0.13 1.54 -0.46 0.65 0.11 22.50 0.00 29.00 0.00 Q4.6. Experimental -0.15 1.41 -0.60 0.55 -0.14 325.00 0.00 340.50 0.00 Controlo -0.16 0.96 -0.03 0.98 -0.01 297.00 0.00 300.00 0.00 Q5.1. Experimental -0.17 0.57 -1.71 0.09 -0.42 435.00 0.00 465.00 0.00 Controlo -0.19 0.48 -0.19 0.06 -0.50 378.00 0.00 378.00 0.00 Q5.2. Experimental -0.46 0.92 -2.71 0.01 -0.51 312.00 0.00 406.00 0.00 Controlo -0.34 1.00 -1.92 0.06 -0.43 212.50 0.00 276.00 0.00 Q5.3. Experimental -0.22 0.71 -1.43 0.15 -0.42 435.00 0.00 435.00 0.00 Controlo -0.08 0.57 -0.70 0.49 -0.16 325.00 0.00 378.00 0.00 FCUP O Trabalho Prático no Ensino da Biologia e da Geologia: Trabalho Laboratorial no ensino da Célula e Recursos Multimédia no ensino das Rochas Magmáticas e Magmatismo 58 Apêndice X