Introdução

Ao longo dos anos, diferentes estudos reconhecem o potencial de aprendizagem das crianças que estão inseridas na Educação Infantil, primeira etapa da Educação Básica brasileira (^{Brasil, 1996}). Neste contexto educacional, não há uma divisão curricular por disciplinas, mas uma abordagem integradora que engloba temas de diversas áreas do conhecimento, incluindo as Ciências Naturais. Esses temas são abordados por meio de atividades lúdicas e exploratórias que estimulam a curiosidade e o entendimento do mundo natural, como brincadeiras que simulam fenômenos físicos ou investigações básicas do ambiente. Essas interações contribuem para o desenvolvimento integral das crianças, promovendo uma visão interdisciplinar ou transdisciplinar do aprendizado.

Apesar dessa perspectiva integrada ser valorizada, estudos como os de ^{Dominguez e Trivelato (2014)}, e ^{Ferreira (2016)} indicam uma carência significativa na abordagem das Ciências Naturais nas práticas pedagógicas da Educação Infantil no Brasil. Pesquisas indicam uma deficiência na preparação de professores e professoras para trabalharem com Ciências Naturais, abordando temas de interesse das crianças, como animais, fenômenos naturais, transformações, luz e sombras, entre outros, além de princípios básicos dessa área do conhecimento — um fator essencial para o desenvolvimento pedagógico (^{Hora, 2008}; ^{Mello; Mello; Torelo, 2005}). Esse aspecto representa um indício preocupante sobre o processo formativo dessas(es) profissionais, principalmente no denominado Conhecimento Pedagógico do Conteúdo (PCK), tipo específico de conhecimento do professor que interfere diretamente na maneira que esse atuará em sua sala de aula (^{Shulman, 1986}, ²⁰¹⁴).

Considerando essa lacuna, faz-se necessário compreender como o processo de formação dos professores e das professoras multidisciplinares influencia na construção do PCK de Ciências Naturais para atuação na Educação Infantil. Neste estudo, realizou-se uma pesquisa de estado do conhecimento qualitativo, cuja pergunta norteadora foi: quais são as tendências nas investigações nacionais e internacionais sobre o Conhecimento Pedagógico do Conteúdo (PCK) para o trabalho com as Ciências Naturais na Educação Infantil? Este trabalho visa não apenas identificar, mas também sistematizar e analisar esses estudos, proporcionando uma base sólida para futuras práticas pedagógicas e políticas educacionais, que reforcem a importância das Ciências Naturais desde os primeiros anos de formação escolar.

O PCK e a formação de professores e professoras

O Conhecimento Pedagógico do Conteúdo, também conhecido como PCK, sigla derivada do termo Pedagogical Content Knowledge, trata-se de um marco referencial amplo que pode ser compreendido como uma “[...] amálgama especial de conteúdo e pedagogia, que é o terreno exclusivo dos professores, seu meio especial de compreensão profissional” (^{Shulman, 2014, p. 206}). Esse conhecimento é específico dos professores, inclusive sendo o que os diferencia dos especialistas na mesma área. Dessa forma, o PCK vai além de conhecer o conteúdo a ser ensinado, trata-se de familiarizar-se com o conteúdo para o ensino (^{Shulman, 1986}).

A partir da definição de ^{Shulman (1986}, ²⁰¹⁴), outros autores complementaram o entendimento de PCK, com o objetivo de elucidar quais seriam as dimensões que compõem tal conhecimento, considerando as especificidades de diferentes áreas do saber. Alguns modelos, inclusive, foram propostos visando compreender e estudar o PCK especificamente nas Ciências Naturais. Um dos modelos usados “[...] em estudos de Educação em Ciências, as concepções de ^{Magnusson, Krajcik e Borko (1999)} do PCK se tornaram particularmente influentes e diversas adaptações dela vem sendo publicadas” (^{Berry; Depaepe; Driel, 2016, p. 349}, tradução nossa). Este modelo enfatiza a importância de entender o currículo de Ciências, as concepções dos estudantes sobre Ciências, e as estratégias instrucionais para ensinar conceitos e princípios básicos dessa área do conhecimento. Porém, além deste, outras abordagens e entendimentos sobre o PCK em Ciências existem e servem como referência para diferentes investigações. Essa diversidade de modelos teóricos enriquece a base de conhecimento disponível, oferecendo múltiplas perspectivas que podem ser exploradas para aprimorar as práticas educativas em Ciências Naturais. Neste contexto, ^{Fernandez (2015, p. 523)} ressalta a relevância dessa variedade teórica.

Independentemente das diferentes interpretações, a base de conhecimentos e o PCK têm sido considerados os melhores referenciais teóricos para analisar e compreender as competências dos professores de ciências, sistematizando os dados empíricos e possibilitando a documentação e troca de ideias sobre o conhecimento relevante para a prática docente.

Embora a maioria das propostas de PCK tenha sido concebida considerando a realidade da Educação em Ciências nos anos finais do Ensino Fundamental e no Ensino Médio, onde os professores são geralmente especialistas em suas áreas (^{Almeida et al., 2019}), essa não é a realidade da Educação Infantil e dos anos iniciais do Ensino Fundamental no Brasil. Nesses níveis, os professores são multidisciplinares, responsáveis pelo ensino de diversas áreas do conhecimento. Essa realidade multidisciplinar não diminui a necessidade de um PCK robusto em Ciências Naturais, ao contrário, reforça a importância de uma formação que combine um conhecimento aprofundado em Ciências com técnicas pedagógicas que sejam adaptadas às capacidades cognitivas das crianças. Tal formação prepara os professores para explorar a curiosidade natural das crianças e construir uma base sólida para aprendizados futuros.

O PCK em Ciências Naturais é fundamental mesmo para o(a) professor(a) multidisciplinar, e entender como esse conhecimento se estrutura e se consolida ao longo de seu desenvolvimento profissional é importante para oferecer uma formação de qualidade. Essa formação deve fornecer ao professor ou à professora, as ferramentas necessárias para abordar as Ciências Naturais na primeira etapa da Educação Básica. Este campo específico de conhecimento tem sido explorado por diversos estudiosos. ^{Magnusson, Krajcik e Borko (1999)}, por exemplo, apontam que o PCK em Ciências Naturais é influenciado por vários fatores, incluindo o conhecimento do currículo de Ciências, o entendimento sobre como os estudantes compreendem as Ciências, o conhecimento sobre a avaliação da alfabetização científica e as estratégias instrucionais para ensinar Ciências ou abordar tópicos específicos dentro dessa área.

Nesse contexto, realizar pesquisas do tipo estado do conhecimento é fundamental para esclarecer os constructos teóricos que descrevem as especificidades da formação de professoras e professores multidisciplinares e sua prática na Educação Infantil. Tais estudos ajudam no desenvolvimento de futuras investigações focadas nesse tema. Portanto, a integração de teoria e prática nas Ciências Naturais no âmbito da Educação Infantil é essencial e deve continuar sendo uma área prioritária de pesquisa. Analisar estudos sobre o PCK em Ciências Naturais é vital para promover uma compreensão mais profunda das características específicas da formação de professoras e professores e sua atuação na Educação Infantil.

Metodologia

A pesquisa de estado do conhecimento permite a leitura da realidade sobre determinada temática. Adotou-se nessa investigação a definição que diz que o estado do conhecimento se trata da “[...] identificação, registro, categorização que levem à reflexão e síntese sobre a produção científica de uma determinada área, em um determinado espaço de tempo, congregando periódicos, teses, dissertações e livros sobre uma temática específica” (^{Morosini; Fernandes, 2014, p. 155}). Este artigo apresenta a realização de uma pesquisa de estado do conhecimento com uma abordagem qualitativa, seguindo as seguintes etapas metodológicas: escolha das fontes de produção científica; seleção de descritores de busca; organização do corpus da análise; identificação e seleção de fontes; construção de categorias e análise do corpus; considerações acerca do campo de tema de pesquisa (^{Morosini; Nascimento; Nez, 2021, p. 71}).

Na primeira etapa, selecionam-se os mecanismos e as fontes para a busca de material de análise (^{Morosini; Nascimento; Nez, 2021}). Dessa maneira, visando a um melhor panorama das pesquisas realizadas sobre a temática, foram feitas buscas em plataformas nacionais e internacionais. Ressalta-se que as selecionadas foram: Periódicos Capes, Scielo, ERIC, Web of Science e Scopus. Em seguida, foi realizado o segundo passo, a escolha das palavras-chave para a realização das buscas.

Nessa segunda etapa, tomou-se o cuidado para não restringir a busca devido à utilização de uma única palavra-chave (^{Morosini; Nascimento; Nez, 2021}). Assim, optou-se por utilizar os seguintes termos em português e suas respectivas versões para o inglês: conhecimento, pedagógico, conteúdo, ciências, infantil, pck. Essas palavras foram combinadas da seguinte maneira nas plataformas nacionais (Periódicos Capes e Scielo): “pck and ciências and infantil” e “conhecimento and pedagógico and conteúdo and ciências and infantil”. Já nas plataformas internacionais ERIC, Web of Science e Scopus foram utilizadas as seguintes combinações: “pck and science and childhood” e “pedagogical and content and knowledge and science and childhood” Os resultados obtidos estão apresentados no quadro 1.

Na terceira etapa metodológica, foi efetuada a organização do material obtido. Após o agrupamento de todos os artigos e a retirada dos trabalhos duplicados entre plataformas, o total de pesquisas nacionais e internacionais encontradas foi de 2074. Cabe ressaltar que tais dados são referentes às informações coletadas nas plataformas de busca entre os dias 18 e 20 de dezembro de 2021. Durante a coleta, não foi delimitado o período de publicação dos artigos, sendo selecionadas publicações até o ano de 2021. Após essa organização inicial, foi possível dar prosseguimento à seleção do material a ser analisado, próxima etapa do processo metodológico. Por meio da leitura do título e do resumo dos artigos encontrados, foram selecionados um total de 16 trabalhos. Foram utilizados nessa etapa, como critérios de exclusão: não abordar a área de conhecimento das Ciências Naturais; abordar outra etapa da Educação Básica diferente da Educação Infantil, e não ter enfoque na formação de professoras e professores para a construção do conhecimento pedagógico do conteúdo.

Desses 16 trabalhos, selecionados de acordo com os critérios pré-estabelecidos, não foi possível acessar o texto na íntegra de um deles. Observou-se, nesse momento, a ausência de produções nacionais sobre a formação de docentes para o trabalho com as Ciências Naturais na Educação Infantil com enfoque no desenvolvimento do conhecimento pedagógico do conteúdo (PCK), uma vez que as 15 produções analisadas são provenientes de pesquisas realizadas internacionalmente, o que significa um grande indicativo da relevância do presente estado do conhecimento para futuras pesquisas nacionais. No quadro 2 estão compiladas informações sobre os 15 trabalhos analisados na totalidade.

Outro aspecto observado nessa organização inicial foi com relação ao ano de publicação dos trabalhos e local de origem dessas investigações. Com relação ao primeiro aspecto, ano de publicação, percebe-se o crescimento de investigações nos últimos dez anos, o que pode indicar um crescimento do interesse de investigadores de analisar a formação de professores e professoras atuantes na Educação Infantil, considerando sob a ótica do conhecimento pedagógico do conteúdo (PCK) em Ciências Naturais. Considerando o segundo aspecto, origem das investigações, observa-se a tendência de produções relacionadas à temática nos Estados Unidos (6) e na Turquia (5). A origem da teoria do PCK ocorreu pelo constructo teórico de ^{Shulman (1986}, ²⁰¹⁴), um autor de origem norte-americana, cuja influência em seu país de origem é muito grande até os dias atuais. Com relação ao maior número de publicações na Turquia, uma das explicações possíveis é a de que “[...] nos recentes anos, a Educação Infantil vem ganhando máxima importância na Turquia em esforços de melhorar a educação” (^{Genc-Kumtepe et al., 2017, p. 401}, tradução nossa). Consequentemente, estudar o processo de formação de professoras e de professores dessa etapa da educação, auxilia a identificar aspectos que podem ser melhorados, visando o objetivo de melhoria educacional.

O processo metodológico avançou para a fase de análise e classificação do conjunto de dados escolhidos. Com o auxílio do software ATLAS.ti, analisamos todos os trabalhos selecionados, salientando que uma leitura inicial permitiu destacar seções relevantes de cada investigação. Depois, esses segmentos foram agrupados por similaridade. As etapas do estudo incluíram coleta de dados, seleção, organização, análise, categorização e, finalmente, validação. Depois de categorizar, iniciamos a validação para assegurar a representatividade e precisão das categorias.

Processo de Validação de Categorias: Contextualização: três categorias principais surgiram no estudo: (a) dificuldades docentes no trabalho com as Ciências Naturais; (b) referencial teórico sobre PCK em Ciências Naturais; e (c) variações temáticas do PCK em Ciências Naturais na Educação Infantil. Revisão do Conjunto de Dados: retorna-se aos 15 trabalhos originais para garantir que as categorias representassem os temas centrais. Uso de Software: o ATLAS.ti facilitou a categorização e organização dos dados, evidenciando padrões e relações. Leitura Inicial: uma análise geral foi feita para identificar temas e padrões. Seleção e Estruturação: trechos relevantes foram identificados e organizados por semelhanças. Análise e Classificação: as categorias foram definidas por meio da análise dos trechos destacados. Confirmação das Categorias: incluiu-se, também, a revisão por especialistas, comparação com pesquisas existentes e testes de aplicabilidade. Resultado: ao final, as categorias foram validadas como representativas e pertinentes para o estudo.

A validação foi um processo rigoroso, assegurando que as categorias sejam representativas e relevantes para interpretações futuras. Essas categorias, como Dificuldades docentes, Referencial teórico do PCK e Variações temáticas, servem como diretrizes para análises posteriores. Elas surgiram após extensa revisão da literatura atual, refletindo a riqueza da pesquisa. Mediante essa validação, a estrutura organizada possibilita interpretações sistemáticas, identificando tendências e possíveis lacunas no conhecimento. A validação está conectada ao Conhecimento Pedagógico do Conteúdo (PCK) no trabalho com as Ciências Naturais na Educação Infantil. Há uma clara carência na formação de professoras e professores, que combine conteúdo científico com estratégias pedagógicas, destacando que essa lacuna influencia a abordagem das Ciências Naturais na Educação Infantil. Por isso, uma investigação mais profunda do PCK é recomendada, visto que estas categorias estabelecidas fornecem um ponto de partida para futuras pesquisas e programas de capacitação em Ciências Naturais para a Educação Infantil.

Educar em Ciências na infância: PCK e os desafios da prática pedagógica

Considerações finais acerca do tema

O trabalho com as Ciências Naturais na Educação Infantil é de importância inestimável para o desenvolvimento cognitivo e o estímulo da curiosidade inerente das crianças. É importante destacar que esse trabalho deve ocorrer de maneira integrada, abrangendo múltiplos campos do conhecimento, dentro de uma abordagem não disciplinar, mas interdisciplinar ou até mesmo transdisciplinar. Esta abordagem integrada, que abrange múltiplos campos da experiência e explora temáticas e conceitos elementares Ciências Naturais de interesse das crianças, como o dia e a noite, a chuva, corpo humano, sons, cores, entre outros, não só enriquece o aprendizado infantil como reflete a natureza do currículo da Educação Infantil no Brasil. Assim, ao invés de limitar-se a uma estrutura estritamente disciplinar, esse método favorece uma visão mais holística e integrativa do conhecimento, essencial para a formação inicial das crianças.

O Pedagogical Content Knowledge (PCK) emerge como uma ferramenta crucial neste processo, garantindo uma educação qualitativa e adequada à faixa etária. Ao analisar estudos na área, percebe-se o protagonismo de teóricos renomados, como Shulman e Appleton, que lançam luz sobre três focos principais: a formação inicial de professores e professoras, a formação continuada e o desenvolvimento de ferramentas para avaliar o PCK. Embora estudos internacionais reconheçam a relevância dessas práticas, identifica-se uma lacuna significativa nas produções nacionais sobre o tema, sublinhando a necessidade de ampliar os estudos locais nessa área. Nesse cenário, os professores e professoras enfrentam desafios expressivos ao tentar integrar o conteúdo científico em práticas pedagógicas que façam sentido para os pequenos aprendizes. Contudo, quando se adota uma abordagem holística, que congrega a formação inicial, a formação contínua e a avaliação apropriada do PCK, a garantia de um ensino substancial e profícuo torna-se alcançável. A utilização de estudos de caso e exemplos práticos de como o PCK pode ser aplicado nas Ciências Naturais demonstra como conceitos complexos podem se tornar acessíveis às crianças A criação e análise de categorias emergentes na pesquisa apontam para a urgência de sistematizar os desafios, bem como de encontrar soluções que facilitem a inserção plena e efetiva das Ciências Naturais na Educação Infantil.

À medida que avançamos para um futuro em que a ciência e a tecnologia assumem um papel ainda mais central em nossa sociedade, a necessidade de uma educação científica sólida desde os primeiros anos de vida se torna ainda mais imperativa. Assim, investir na formação dos professores e professoras, fornecendo-lhes as ferramentas e o conhecimento necessários, é mais do que uma escolha estratégica - é uma obrigação para com as gerações futuras. Dessa forma, reforça-se o imperativo de estudos colaborativos e empíricos que unam formadores, professores e professoras em exercício e pesquisadores em uma missão conjunta de aprimorar o trabalho com as Ciências Naturais na Educação Infantil.

Finalmente, vale ressaltar que a qualidade do trabalho com as Ciências Naturais na Educação Infantil, potencializada por um PCK bem estruturado, não apenas eleva os padrões educacionais, mas também promove a aquisição de novos saberes e o desenvolvimento de um interesse contínuo pelo processo de ensino e aprendizagem. Quando bem implementada, essa educação não só forma indivíduos mais bem informados, mas também cidadãos mais engajados e capazes de enfrentar os desafios de um mundo em constante transformação.