Exploração matemática de módulos interativos de ciências: um estudo de caso no "Jardim da Ciência" em articulação com a sala de aula com alunos do 1º ciclo do ensino básico

Abstract

Orientações curriculares portuguesas para o 1.º Ciclo do Ensino Básico [CEB] preconizam o desenvolvimento de capacidades transversais como a resolução de problemas [RP] e a comunicação (em) matemática [CM], o estabelecimento de conexões Matemática–Ciências Físicas e Naturais [CFN] e a articulação de contextos de educação formal [EF] e de educação não formal [ENF]. Em Portugal, professores manifestam querer utilizar recursos didáticos com estes atributos. Contudo, tais recursos escasseiam, assim como investigação que se situa na confluência destas dimensões. Por conseguinte, na presente investigação, foram desenvolvidos recursos didáticos centrados na promoção de conexões Matemática-Ciências Físicas e Naturais e na articulação de contextos de EF e de ENF. Assim, a presente investigação tem por finalidade desenvolver (conceber, produzir, implementar e avaliar) recursos didáticos de exploração matemática de módulos interativos de ciências, articulando contextos de EF e ENF que, nomeadamente, apelem e possam desenvolver capacidades básicas ligadas à RP e à CM de alunos do 1.º CEB. Decorrente desta finalidade, definiram-se as seguintes questões de investigação: 1. Quais as repercussões dos recursos didáticos desenvolvidos na capacidade de RP de alunos do 4.º ano do 1.º CEB?; 2. Quais as repercussões dos recursos didáticos desenvolvidos na capacidade de CM de alunos do 4.º ano do 1.º CEB?. Além disso, procurou-se auscultar a opinião de alunos e professora sobre a exploração dos recursos didáticos desenvolvidos, principalmente, ao nível de conexões Matemática–CFN e articulação de contextos de EF e ENF de Ciências. Para tanto, foi realizado um estudo de caso com uma professora e seus alunos do 4.º ano do 1.º CEB, em sala de aula e num espaço de ENF de Ciências. A recolha de dados envolveu diversas técnicas e vários instrumentos. A técnica de análise documental incidiu nas produções dos alunos registadas em Guiões do Aluno e em Tarefas-Teste. No âmbito da técnica de inquirição foram administrados questionários a todos os alunos da turma – o Questionário Inicial e o Questionário Final – e entrevistas semiestruturadas à professora – a Entrevista Inicial à Professora e a Entrevista Final à Professora – e aos três alunos caso – Entrevista ao aluno caso. No que respeita à técnica de observação foi implementado o instrumento Notas de campo, onde foram efetuados registos de natureza descritiva e reflexiva. Os dados recolhidos foram objeto de análise de conteúdo e de análise estatística. Resultados da investigação apontam para que a exploração dos recursos didáticos desenvolvidos possa ter promovido o desenvolvimento de capacidades matemáticas de RP e, sobretudo, de CM dos alunos. Parecem ainda indicar que, genericamente, os alunos e a professora possam ter considerado que os recursos didáticos promoveram conexões Matemática– CFN e a articulação entre espaços de EF e ENF de Ciências.

Portuguese curriculum guidelines for primary school recommend the development of transversal skills, such as problem solving and mathematical communication, the establishment of connections between Mathematics and Physical and Natural Sciences [PNS] and the articulation of formal and nonformal education contexts. In Portugal, teachers express that they want to use didactic resources with these features. However, these resources and research that relies at the confluence of these dimensions are scarce. Therefore, in this research, didactic resources focusing on the promotion of Mathematical and PNS connections and articulation of formal and non-formal education contexts were developed. Thus, this research aims to design, produce, implement and evaluate didactic resources of mathematical exploration of interactive science modules, linking formal and non-formal education contexts, which appeal to and may develop basic skills related to problem solving and mathematical communication of pupils attending primary school. Subsequent to this purpose, the following research questions were defined: 1. What are the repercussions of didactic resources developed on the problem solving skill of pupils attending the 4th grade of primary school? 2. What are the repercussions of didactic resources developed on the mathematical communication skill of pupils attending the 4th grade of primary school?. Furthermore, we sought to gauge the opinion of students and teacher on the exploitation of didactic resources developed focused on Mathematical and PNS connections and articulation of formal and non-formal education contexts. To this end, a case study with a teacher and her 4th grade primary pupils was conducted in their classroom and in a non-formal science education context. Data collection involved different techniques and several instruments. The technique of document analysis focused on the pupils' productions recorded in the Pupils’ Guides and Tasks-Test. Under inquiry technique questionnaires were administered to all students in the class – Initial Questionnaire and Final Questionnaire – as well as semi-structured interviews to the teacher - Initial Interview to the Teacher and Final Interview to the Teacher – and to three case pupils - Interview to the pupil case. Regarding the observation technique, it was implemented the Field notes instrument, in which were recorded descriptive and reflective notes. The data collected were subjected to content analysis and statistical analysis. Research results suggest that the exploration of the developed didactic resources may have promoted the development of the pupils’ both problem solving and especially mathematical communication skills. It seems to indicate that, generally, students and the teacher may have considered that didactic resources promoted establishment of connections between Mathematics and PNS, as well as the articulation of formal and non-formal education contexts.