Introdução

Em Portugal, as escolas do 1.º Ciclo do Ensino Básico (CEB), no geral, não parecem estar preparadas para o ensino das Ciências, quer a nível de infraestruturas, quer de recursos e equipamentos propícios ao desenvolvimento de atividades experimentais (^{GONÇALVES; VALADAS; FREIRE, 2011}; ^{RODRIGUES et al., 2018}). A prática dos professores é fortemente influenciada pela sua formação, crenças e competências, e alguns estudos revelam que os professores do 1.º CEB, apesar de reconhecerem a importância do ensino das Ciências, ainda não associam a sua pertinência e potencialidade para o contributo da prática de uma cidadania responsável e consciente (^{CORREIA; FREIRE, 2009}; GONÇALVES; VALADAS; FREIRE, 2011). Consequentemente, estes professores tendem a focar o processo de ensino e aprendizagem na memorização de conhecimentos, desprezando as capacidades investigativas bem como as atitudes e os valores, e o mesmo se verifica a nível das suas práticas de avaliação das aprendizagens.

O cenário descrito não é propício ao desejável desenvolvimento das competências científicas das crianças. Exemplo disso são os estudos realizados neste âmbito, nomeadamente o Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS) do 4.º ano de escolaridade ao nível da área das Ciências. Verificou-se, no ano de 2015, uma descida do desempenho das crianças em relação ao ano de 2011 (de 522 para 508), tendência contrária aos outros países. Em 2019, os resultados gerais descem novamente de (508 para 504) (^{DUARTE et al., 2020}). Um outro estudo recente verificou que mais de 50% das aprendizagens avaliadas no TIMSS não constam nas Aprendizagens Essenciais de Estudo do Meio do 1.º CEB (SILVA; RODRIGUES; ^{VICENTE, 2021}), realçando a falta de consonância entre o que é avaliado no TIMSS e as orientações curriculares das ciências em Portugal neste ciclo de ensino. Torna-se assim essencial um currículo atual que responda aos desafios atuais (^{COSTA; MARTINS, 2016})

Foi neste contexto que se desenhou um projeto de investigação visando o desenvolvimento de um Programa para o Ensino Experimental das Ciências no 1.º CEB (PEEC^®) que integra: i) uma proposta curricular de Ensino Experimental das Ciências sequencial e sistemática ao longo dos quatro anos de escolaridade; ii) atividades e recursos didáticos de suporte à sua implementação em contexto letivo; e iii) uma componente de avaliação de e para as aprendizagens focada no desenvolvimento de competências científicas que inclui atividades (ex. jogos digitais) e instrumentos de registo de avaliação para os professores.

De forma a orientar o desenvolvimento do PEEC^®, considerou-se relevante conhecer obstáculos à realização sistemática e regular de práticas de ensino de ciências no 1.º CEB em Portugal. Assim, neste artigo, apresenta-se a análise e discussão das práticas de ensino e avaliação de professores no Ensino Experimental das Ciências (EEC) no 1.º CEB em Portugal descritas nos relatórios realizados pela Inspeção-Geral da Educação e Ciência (IGEC). Para isso, realizou-se a análise de conteúdo de 119 Relatórios Individuais de Agrupamentos Escolares¹ (RIA) e de três Relatórios Anuais Globais (RAG), realizados pela IGEC no âmbito do EEC, efetuando-se uma discussão tendo por base princípios teóricos de referência para o ensino das Ciências nos primeiros anos de escolaridade.

Ensino das Ciências desde os primeiros anos: relevância e orientações

Os avanços científicos e tecnológicos afetam, inevitavelmente, as sociedades contemporâneas, exercendo uma mudança no modo como os cidadãos pensam e interagem com o que os rodeia. É neste quadro que emerge o conceito de literacia científica, nomeadamente pela necessidade de se formar cidadãos capazes de dar resposta aos desafios de cariz científico e tecnológico que enfrentam, para uma prática de cidadania ativa, participativa e consciente (OCDE², 2006; ^{ROCARD et al., 2007}; ^{RUNDGREN, 2018}). Subjacente a uma literacia científica estão conhecimentos de diferentes áreas da Ciência (ex. Física, Química, Biologia, Geologia), conhecimentos inerentes à Epistemologia e Natureza da Ciência (^{AKERSON et al., 2019}), bem como capacidades e atitudes científicas. A educação em ciências deixa de estar confinada àqueles que pretendem seguir uma carreira profissional nesta área, tornando-se essencial a qualquer indivíduo para o exercício da sua cidadania (^{MARTINS, 2020}). É neste sentido que se justifica a crescente importância do ensino das Ciências para todos e desde os primeiros anos de escolaridade para o desenvolvimento de competências científicas.

É consensual afirmar que as crianças são, espontaneamente, curiosas e querem interpretar o mundo que as circunda (^{AKMAN; ÖZGÜL, 2015}; ^{FRIDBERG et al., 2019}). A educação em ciências surge como uma via para desconstruir ideias intuitivas e alimentar a curiosidade das crianças, facilitando, futuramente, a compreensão de fenómenos e conceitos científicos mais complexos e abstratos (AKMAN; ÖZGÜL, 2015; ^{FURMAN et al., 2019}). Pretende-se, então, que desde a infância as crianças sejam expostas a uma educação em Ciências que promova o gosto pelas ciências e sua aprendizagem e uma atitude positiva face à ciência, assim como da imagem que possuem dos cientistas e do seu trabalho (^{ZHAI; JOCZ; TAN, 2014}). Para a promoção da educação em ciências, desde os primeiros anos, preconiza-se um ensino promotor de uma aprendizagem ativa, em que as crianças aprendem ciências a “fazer ciência” (^{NUDELMAN, 2015}), valorizando-se não só o conhecimento, mas o processo de construção desse conhecimento. Assim deseja-se que o ensino das ciências assente nos princípios do Inquiry Based Science Education (IBSE), realçando a importância da exploração das interrelações Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS), bem como da História e Natureza da Ciência.

Para tal é fundamental o desenvolvimento sistemático e regular de atividades práticas de diferente natureza, tais como: atividades sensoriais e/ ou classificatórias, de pesquisa documental, atividades experimentais simples e atividades do tipo investigativo. No entanto, independentemente das atividades em questão, é importante a adequação da linguagem científica de forma a introduzir novos termos científicos no vocabulário das crianças (^{HARLEN; QUALTER, 2018}).

Tendo por base o IBSE, alguns autores (ex. ^{MERCEDES; TEMBLADERA, 2013}; ^{NUDELMAN, 2015}; ^{UUM; VERHOEFF; PEETERS, 2016}) referem momentos-chave de suporte ao desenvolvimento de atividades práticas de Ciências, que abaixo se sistematizam:

Um local próprio para a realização das atividades experimentais bem como recursos materiais e equipamentos adequados e suficientes para atividades em grupos, garantindo que todas as crianças estejam ativas na atividade, é essencial em oposição a atividades demonstrativas em que pouco envolvem as crianças (^{RODRIGUES; MARTINS, 2016}).

Acresce ainda a necessidade de coerência no processo de avaliação de e para as aprendizagens com estes princípios (^{GALVÃO et al., 2006}; ^{PEREIRA, 2002}). Assim a avaliação deve ser de cariz predominantemente formativo desde o momento de diagnóstico das ideias e/ou conhecimentos prévios até ao momento em que seja necessário traduzir essa avaliação formativa qualitativa em sumativa. Espera-se, nesse sentido, a diversificação dos instrumentos de registo de avaliação e das atividades de avaliação utilizadas de forma a garantir a avaliação de competências científicas, incluindo os conhecimentos, as capacidades e as atitudes e os valores nos vários momentos da atividade (^{LOPES; SILVA, 2012}). É imperativo o envolvimento das crianças no processo de avaliação (^{FERNANDES, 2020}; ^{HARLEN; QUALTER, 2018}; ^{MACHADO, 2021a}). Por exemplo, envolvimento das crianças na definição de critérios e objetivos de avaliação, tornando o processo totalmente transparente a nível de como e o que é alvo de avaliação (LOPES; SILVA, 2012), possibilitando também a auto e hétero avaliação dos envolvidos.

Ensino Experimental das Ciências no 1.º CEB em Portugal

Em Portugal o IBSE e o EEC no 1.º CEB ainda é escasso (^{BRETES; CORREIA, 2018}; ^{MARTINS et al., 2007}). As práticas de EEC são incipientes (MARTINS et al., 2007), na medida em que predomina o ensino transmissivo (CORREIA; FREIRE, 2009; ^{RODRIGUES et al., 2019}) e demonstrações de experiências realizadas pelo professor que pouco envolvem as crianças (BRETES; CORREIA, 2018; RODRIGUES et al., 2019), sendo que pouco tempo é destinado à realização de experiências, sejam elas de caracter laboratorial, sensorial ou experimental. As atividades no âmbito do ensino das ciências que ocorrem no 1.º CEB em Portugal pouco suscitam o envolvimento efetivo das crianças, sendo que mesmo a reprodução de protocolos experimentais não permite às crianças o papel autónomo nos momentos da experiência.

Ao reconhecer-se a importância do ensino das Ciências no 1.º CEB, em Portugal, desde 2015, encetou-se um processo de avaliação das práticas de ensino das Ciências em Portugal pela IGEC.

No âmbito do EEC, desde 2015, a IGEC elabora Relatórios Individuais dos Agrupamentos (RIA) denominados por “Gestão do Currículo: Ensino Experimental das Ciências”. As inspeções são realizadas em diversas escolas, resultando num relatório por Agrupamento de Escolas. No total contam-se 119 RIA no âmbito do EEC em Portugal, publicados entre os anos de 2016 e 2019 relativos aos 18 distritos de Portugal Continental (Tabela 1).

Os relatórios individuais são compostos por cinco módulos nomeadamente: Módulo A - caracterização dos recursos; Módulo B - planeamento curricular no âmbito das ciências; Módulo C - práticas pedagógicas em ciências; Módulo D - avaliação das aprendizagens em ciências; Módulo E - supervisão da prática letiva e avaliação dos resultados em ciências. Para cada um dos módulos, foram definidos aspetos positivos e aspetos a melhorar.

No que concerne aos procedimentos metodológicos, estes relatórios têm por base a análise documental, inquérito por entrevista e observação, não sendo referido números quantitativos respetivamente à recolha de dados. Destes, resultam Relatórios Anuais Globais (RAG, 2015, 2016 e 2017) em que é adotada uma “escala de apreciação” de 1 a 4 valores para avaliar os aspetos das práticas de ensino experimental observados (Quadro 1).

Nestes relatórios anuais, vem descrito o número de observações por agrupamento em todos os ciclos de ensino. No caso do 1.º CEB, no RAG de 2015, contam-se no total 115 observações (de atividades ou aulas) de 19 agrupamentos de escolas; no RAG 2016, contam-se 186 observações (de x agrupamentos); e no RAG respetivo ao ano de 2017, realizaram-se 194 observações. As observações neste ciclo de ensino ocorreram, de acordo com estes relatórios, maioritariamente em sala de aula, seguido por espaços específicos para as ciências na sala de aula, em salas específicas para o efeito (não se tratando de laboratório) e, por fim, com um baixo número de observações, em laboratórios.

Considerou-se que estes relatórios podiam constituir-se como uma fonte de dados alargada e validada para se identificar práticas de EEC no 1.º CEB em Portugal. Acresce ainda que os dados destes relatórios se baseiam na observação direta de aulas e não apenas no que os professores dizem fazer. Neste sentido, desenvolveu-se o estudo que abaixo se apresenta, focado nos dados dos módulos C e D dos 122 relatórios de “Gestão do Currículo: Ensino Experimental das Ciências” da IGEC.

Metodologia

O presente estudo enquadra-se no paradigma interpretativo-exploratório com base numa metodologia de índole qualitativa (^{COUTINHO, 2014}) e visa dar reposta à questão de investigação: “Como são as práticas dos professores no processo de ensino e avaliação no âmbito das ciências experimentais relatadas nos relatórios da IGEC?”, tendo como objetivos:

Para esse efeito, adotou-se, como técnica de recolha de dados, a compilação documental. O corpus de dados deste estudo é composto pelos 119 RIA e três RAG disponíveis entre os anos de 2015 e 2019 relativos a Portugal Continental. Para efeitos de análise, apenas foram contabilizados dois Módulos: “Práticas Pedagógicas em Ciências - Módulo C” e “Avaliação das Aprendizagens nas Ciências - Módulo D”. Dado o interesse de apenas descrever as práticas direcionadas para o 1.º CEB, não foram contabilizadas para a análise evidências exclusivas a outros ciclos de ensino. Assim optou-se pela análise de conteúdo (^{BARDIN, 2018}) com recurso ao software WebQDA que possibilitou o armazenamento, a organização, a sistematização e o cruzamento dos dados (^{SOUZA; COSTA; SOUZA, 2015}). Os instrumentos de análise constituem-se assim como um sistema categorial de natureza indutiva (BARDIN, 2018) , em que as categorias de análise foram emergindo da análise efetuada ao corpus de dados tendo por base o descrito nos relatórios, tal como se descreve abaixo.

Inicialmente, selecionaram-se os relatórios que se referiam às atividades práticas de ciências experimentais e organizaram-se pela natureza das atividades práticas e pela regularidade da sua realização, tal como se apresenta no Quadro 2. Para a IGEC (2015, 2016, 2017), as atividades práticas são as que envolvem ativamente as crianças a nível psicomotor, cognitivo e afetivo.

Para a análise de práticas evidenciadas nos relatórios, desenvolveu-se o instrumento de análise “Práticas de ensino experimental das ciências no 1.º CEB” que se apresenta no Quadro 3, em que as categorias de análise emergem das próprias evidências dos relatórios.

Resultados

No que respeita à análise das práticas evidenciadas nos relatórios individuais tendo por base os parâmetros de análise (Tabela 2), verifica-se que, relativamente à dimensão da organização e do desenvolvimento de atividades práticas, para os parâmetros de análise referidos nos relatórios, apenas o parâmetro “ambiente e organização adequada ao trabalho prático” é referido como um aspeto positivo em 28,57% dos relatórios. Para todos os outros parâmetros, o cenário global é da necessidade muito marcante da sua melhoria, nomeadamente para os seguintes parâmetros: ensino contextualizado (80,67%); desenvolvimento de competências científicas (74,79%); e envolvimento das crianças no processo de aprendizagem (73,95%).

No que respeita à análise das práticas evidenciadas nos relatórios, tendo por base os parâmetros de análise relativos à dimensão avaliação de e para as aprendizagens dos alunos (Tabela 3), verifica-se que, para todos os parâmetros de análise referidos nos relatórios, há uma clara necessidade de melhoria. Destacam-se, nomeadamente, os parâmetros: explicitação dos critérios e objetivos no início da aula (83,19%); utilização dos instrumentos de avaliação de competências (81,51%); e definição de critérios (54,62%).

De forma a identificarmos possíveis relações entre a realização ou não de atividades práticas, bem como do tipo de atividades práticas adotadas segundo os parâmetros em estudo, efetuou-se, para cada dimensão, uma análise cruzada dos dados evidenciados nos relatórios e que de seguida se apresenta. Na análise dos relatórios individuais, os dados serão apresentados em percentagem de relatórios que referem ou não o parâmetro em estudo, que, no caso de o referir, se o identificam como aspeto positivo ou a melhorar. No caso dos relatórios anuais, não existe informação para todos os parâmetros, pelo que se irá apresentar apenas para os que a referem. Nestes relatórios, os parâmetros estão classificados por níveis, numa escala de 1 a 4 (Quadro 1).

Os resultados da análise de conteúdo dos Relatórios Individuais de Agrupamento permitem constatar que apenas um pouco mais de metade (54,62%) das práticas observadas das escolas em análise realizam atividades práticas de ciências, sendo que mais de metade destes não realizam atividades práticas laboratoriais/experimentais. Dos que realizam atividades práticas laboratoriais, experimentais e /ou de campo, só aproximadamente metade o fazem de forma regular e sistemática (Figura 1). Os relatórios anuais corroboram a predominância de atividades expositivas e atividades práticas não experimentais, laboratoriais e/ou de campo (com valores médios superiores a 2, numa escala de 1 a 4, Quadro 1).

Fonte: Elaborada pelos autores.

Figura 1 Regularidade e tipo de atividades de ciência evidenciadas nos RIA 

Tendo em conta estes dados, apenas se elaborou a análise cruzada dos relatórios individuais cujas práticas se caracterizam pela sua regularidade e sistematicidade. Neste sentido, analisaram-se os 91 relatórios individuais sistematizados na Tabela 4 e organizados pelos distritos de Portugal.

Dimensão 1: Organização e desenvolvimento de atividades práticas

Nesta secção, apresentam-se os resultados relativos à dimensão da organização e do desenvolvimento de atividades práticas.

Dimensão 2: Avaliação de e para as aprendizagens dos alunos

Nesta secção, apresentam-se os resultados relativos à dimensão da avaliação de e para as aprendizagens dos alunos.

Conclusões

No que concerne às práticas dos professores do 1.º CEB no processo de ensino no âmbito das ciências experimentais relatadas nos relatórios da IGEC, destacou-se que ainda são escassas as atividades práticas de cariz experimental, laboratorial e de campo, e ainda menos são aquelas que ocorrem de forma sistemática e regular. De uma forma geral, os aspetos a melhorar descritos nos relatórios sobressaem-se em relação aos positivos, tanto a nível da dimensão do desenvolvimento de atividades como na/da avaliação das aprendizagens. A necessidade de melhorar as práticas experimentais dos professores é um aspeto evidente.

Nas atividades práticas observadas pelos inspetores da IGEC, verificou-se que o ambiente e a organização adequada do trabalho prático destacam-se mais como aspeto positivo nas atividades do tipo experimental. Constatou-se também que as atividades práticas realizadas ainda não suscitam a participação ativa das crianças no processo de aprendizagem. A contextualização das atividades práticas, quer as experimentais e as não experimentais, ainda é nula. Verificou-se ainda que o diagnóstico das ideias prévias das crianças é praticamente ausente, surgindo de forma residual em atividades experimentais. De uma forma geral (das observações efetuadas, que são poucas neste parâmetro), os professores do 1.º CEB não parecem utilizar uma linguagem científica correta e adequada ao nível etário das crianças. Globalmente a maioria dos relatórios refere a realização de atividades promotoras do desenvolvimento de competências como aspeto a melhorar. São poucos os relatórios em que é referida a realização de atividades práticas experimentais de forma regular e sistemática, mas identificam-nas como potenciadoras do desenvolvimento de competências científicas.

Relativamente às práticas dos professores do 1.º CEB no processo de avaliação no âmbito das ciências experimentais relatadas nos relatórios da IGEC, as análises realizadas permitiram constatar que as práticas de avaliação das aprendizagens de ciências são ainda focadas nos conhecimentos. O envolvimento das crianças no processo de avaliação é pouco referido nos relatórios e, naqueles em que é referido é, maioritariamente, considerado como aspeto a melhorar. Apenas surge como aspeto positivo em atividades práticas experimentais, mas aparece em igual percentagem como aspeto a melhorar. O resultado é similar ao do envolvimento das crianças no processo de aprendizagem. Globalmente a explicitação dos critérios e objetivos no início da aula e a definição de critérios são considerados como aspetos a melhorar na maioria dos relatórios. No entanto, este último, quando identificado como aspeto positivo, está associado maioritariamente a atividades práticas experimentais. A escassez de práticas que envolvem ativamente a criança no processo de avaliação das suas aprendizagens fundamenta a necessidade de se consolidar práticas de avaliação que contemplem a definição e aprovação de critérios de avaliação, englobando descritores de desempenho dos alunos (^{FERNANDES, 2020}; ^{MACHADO, 2021a}) relacionados com conhecimentos, capacidades e atitudes científicas promotoras de literacia científica. A avaliação do trabalho prático, assim como a utilização de instrumentos de avaliação de competências científicas, não é referida como aspeto positivo em nenhum dos relatórios. A avaliação das aprendizagens dos alunos (conhecimentos, capacidades e atitudes) desenvolvidas durante a realização das atividades práticas (quer experimentais, quer não experimentais) deve fazer parte do processo de avaliação. O qual deve ser sistemático e de natureza predominantemente formativa, com feedback regular aos alunos (MACHADO, 2021b). Para tal, é fundamental que os professores utilizem instrumentos de avaliação diversificados, adequados à natureza destas atividades e apoiados em técnicas de recolha de evidências de aprendizagem (^{GALVÃO et al., 2006}).

Em síntese, em Portugal, no 1.º CEB, ainda é muito escassa a realização sistemática e regular de práticas de EEC, aqui referidas para o período 2015-2019, pré-pandemia. Acresce ainda que, maioritariamente, as atividades práticas de ensino das ciências realizadas não preconizam o envolvimento ativo das crianças no processo de aprendizagem e de avaliação, não contemplam as ideias prévias das crianças e não são contextualizadas de acordo com a abordagem CTS. A avaliação das atividades práticas é também um dos aspetos que apresenta um défice a nível da sua utilização mais sistemática, intencional e transparente, nomeadamente a nível da clarificação de objetivos e critérios de avaliação no início da aula e da utilização de instrumentos de registo de avaliação que contemplem aprendizagens a nível dos conhecimentos, das capacidades e das atitudes e valores. Estas lacunas a nível das práticas de ensino e de avaliação não contribuem para a promoção das competências científicas das crianças. Estes resultados apontam para a necessidade de um investimento na promoção de práticas de EEC no 1.º CEB e são consistentes com os resultados obtidos em outros estudos (ex. ^{BRETES; CORREIA, 2018}; ^{RODRIGUES et al., 2019}). Este investimento deverá incidir a nível de várias dimensões desde a criação de espaços adequadas ao EEC no 1.ºCEB (ex. laboratórios) apetrechados com equipamento e recursos materiais em número suficiente para o envolvimento ativo das crianças nas atividades, ao desenvolvimento de recursos educativos validados, a uma valorização do ensino das ciências no currículo (INTERNATIONAL SCIENCE COUNCIL, 2021; OCDE, 2006; ^{STUBBERFIELD; BARTON, 2021}), mas, sobretudo, ao nível da formação inicial e contínua dos professores, fator considerado como preditor principal para a realização de atividades práticas de ciências (CORREIA; FREIRE, 2009; RODRIGUES et al., 2019; RODRIGUES; OLIVEIRA; MARQUES, 2016; ^{SEABRA; VIEIRA, 2019}).