Representações para o Ensino e a Aprendizagem de Temas de Geologia no Ensino Básico e no Ensino Secundário

Abstract

O termo representação define-se, no sentido mais lato, como o conjunto de símbolos ou sinais, utilizados nos processos de comunicação. As representações podem ser divididas em internas (ou mentais) e externas. As representações internas resultam da complexidade da estrutura cognitiva dos indivíduos, sendo construídas e influenciadas ou modificadas pelas representações externas que lhes são apresentadas, por exemplo, nos processos de ensino e de aprendizagem. As representações externas poderão, por sua vez, dividir-se em pictóricas e linguísticas. As linguísticas dizem respeito aos processos de linguagem oral e escrita, enquanto as pictóricas incluem as diversas categorias de imagens, como: fotografias, desenhos, esquemas, gráficos e mapas (Otero, 2002; Otero et al., 2003). Actualmente, constata-se que as representações pictóricas (fotografias, desenhos, esquemas, gráficos e mapas) ganham importância nos manuais de ensino de Ciências Naturais e de Geologia, o que reduz, obrigatoriamente, o espaço ocupado antes pelas representações linguísticas (texto escrito) na apresentação dos temas científicos. Observase que as imagens, especialmente na categoria de fotografia, figuram como “fundo” de muitas páginas, adquirindo uma importância bastante expressiva, principalmente nos manuais do ensino básico. É, ainda, comum encontrar uma repetição dos registos fotográficos, quer dentro do mesmo manual, quer entre os diferentes manuais utilizados para o mesmo ciclo. Para além disso, verifica-se que as imagens nem sempre comunicam, de forma efectiva, com o texto, por vezes não se apresentam legendadas devidamente e, na maioria dos casos, não incluem elementos indispensáveis a uma interpretação adequada do seu significado. Por outro lado, regista-se o facto das orientações curriculares, do programa curricular e dos manuais do ensino básico e do ensino secundário não incluírem referências claras à importância da utilização de representações pictóricas inseridas no contexto da região onde decorrem os processos de ensino e de aprendizagem dos conteúdos da Geologia. Para desenvolver esta investigação, que partiu dos pressupostos citados, bem como de algumas considerações teóricas sobre a importância das representações internas e externas nos processos de ensino e de aprendizagem, foi formulado o problema: Qual a importância que as orientações curriculares, o programa, os manuais escolares, os alunos e os professores atribuem à utilização de representações pictóricas no ensino (básico e secundário) dos temas da Geologia? Neste sentido, pretendeu-se, neste trabalho, concretizar os seguintes objectivos: - Avaliar a forma como as representações pictóricas são contempladas pelas orientações curriculares, pelo programa e pelos manuais do ensino básico e secundário, investigando-se 10 manuais do 7º e do 10º ano; - Analisar, nos manuais, a relação de predomínio das representações pictóricas (fotografias, desenhos, esquemas, gráficos e mapas); - Verificar, no caso do 7º e do 10º ano, a existência de fotografias de locais de interesse geológico (LIGs), nacionais, internacionais e sem referência geográfica; - Investigar os locais de interesse geológico (LIGs), nacionais e internacionais, preferencialmente valorizados; - Avaliar a existência, nos manuais do 7º e do 10º ano, de uma relação efectiva entre as formas de comunicação verbal (linguística) e não verbal (pictórica); - Investigar se os modelos pictóricos, utilizados nos manuais analisados, se encontram legendados devidamente e, no caso particular das fotografias, se são encontradas escalas; - Avaliar a existência de relações entre as representações internas (modelos mentais) dos alunos e as representações externas pictóricas que lhes são continuamente apresentadas; - Conhecer as ideias dos docentes do ensino básico e secundário acerca das vantagens/potencialidades e das limitações dos modelos pictóricos, utilizados no ensino dos temas da Geologia; - Perceber, até que ponto, as orientações curriculares, o programa e os manuais de ensino promovem a inserção de representações pictóricas (fotografias) relativas ao contexto geológico e cultural das diferentes regiões; - Avaliar a existência de vantagens associadas à realização de aulas de campo, centradas no contexto regional dos participantes; - Comparar o interesse e a capacidade de gestão das tarefas de campo dos alunos do ensino básico e secundário; - Avaliar as respostas dos discentes do ensino secundário (10º e 11º anos) acerca da utilização, exploração e construção de modelos pictóricos durante as três fases de uma aula de campo (pré-campo, campo e pós-campo); - Construir, aplicar e validar novos modelos para o ensino (“teaching models”) (com representações pictóricas), respeitantes aos temas seleccionados, centrados no contexto geológico e cultural da região algarvia. Com base nas amostras, nos instrumentos e nos procedimentos definidos no quadro metodológico, foi possível concluir que: - As representações externas de carácter pictórico são consideradas e sugeridas, de forma mais ou menos explícita, em cada um dos aspectos analisados nas orientações curriculares do ensino básico e no programa curricular do ensino secundário (linhas orientadoras, objectivos, competências e modalidades de avaliação); - Os manuais do 7º ano valorizam a utilização das diferentes formas pictóricas, não existindo, nos manuais do 10º ano, indicações claras sobre a importância didáctica da utilização das imagens (sobretudo no que diz respeito às competências contempladas); - As fotografias, presentes em 56,2% dos casos nos manuais do 7º ano e em 52,2% dos casos nos manuais do 10º ano, destacam-se, de forma bastante expressiva, no âmbito dos subtemas analisados, em relação às restantes representações pictóricas (desenhos, esquemas, gráficos e mapas); - Nem todos os casos analisados referenciam, geograficamente, os locais de interesse geológico retratados, já que em 33,6% dos casos, nos manuais do 7º ano, e em 48,3% dos casos, nos manuais do 10º, não existe qualquer referência aos locais (nacionais e/ou internacionais) fotografados; - Os autores dos manuais dos dois ciclos de ensino (básico e secundário) optaram, no caso dos subtemas investigados, pela utilização de fotografias de locais de interesse geológico nacionais (45,2% dos casos nos manuais do 7º ano e 50% dos casos nos manuais do 10º ano), em detrimento dos locais internacionais (21,2% dos casos nos manuais do 7º ano e 1,7% dos casos nos manuais do 10º ano); - No que diz respeito aos locais nacionais (apresentados sob a forma de fotografia) mais valorizados, destacam-se, para os subtemas em questão, a Serra D’Aire e Candeeiros (no caso dos manuais do 7º ano) e a zona de Arouca (no caso dos manuais do 10º ano). Relativamente aos locais internacionais, distinguem-se os Estados Unidos da América (Estado da Califórnia), Espanha e Himalaias (cordilheira montanhosa), nos manuais do 7º ano, e os Estados Unidos da América, nos manuais do 10º ano; - Não se verifica, de uma forma geral, uma comunicação efectiva entre o conteúdo expresso nas formas verbal e pictórica, observando-se que em 28% dos casos (nos manuais do 7º ano) e em 42,6% dos casos (nos manuais do 10º ano) não se observa qualquer relação entre o texto e a imagem decorrente; - Sobretudo no que diz respeito aos manuais do 7º ano, grande parte das legendas que acompanham as representações pictóricas não descreve o conteúdo visual apresentado, designando, apenas resumidamente, o objecto e/ou processo geológico em questão (58,4% dos casos nos manuais do 7º ano e 52% dos casos nos manuais do 10º ano); - Na grande maioria dos exemplos investigados (84,6% dos casos nos manuais do 7º ano e 85% nos manuais do 10º ano) as fotografias não apresentam escalas, cuja presença e interpretação se tornam indispensáveis no processo de compreensão dos processos e/ou objectos geológicos representados; - As representações externas de carácter pictórico, na categoria de fotografia, contribuem, ainda que de forma pouco expressiva, para a formação de representações internas (modelos mentais) cientificamente adequadas; - A maioria dos docentes (ensinos básico e secundário) considera “importante” (8 em 12 docentes) ou “muito importante” (2 em 12 docentes) a utilização de representações pictóricas, enumerando um conjunto de vantagens, mas, também, um conjunto de desvantagens associadas à utilização destes modelos no ensino dos conteúdos da Geologia. As vantagens e as desvantagens ou limitações, referidas pelos professores entrevistados, concordam, no geral, com as ideias apresentadas no enquadramento teórico e reforçam alguns resultados obtidos no âmbito desta investigação; - A maioria dos professores entrevistados defende que as imagens permitem o desenvolvimento de competências de interpretação de dados, de aplicação de conhecimentos a novas situações, de análise e de síntese ou resumo dos conteúdos leccionados (7 respostas num universo de 12 entrevistados), argumentando, contudo, que, quando utilizadas de forma inadequada e/ou exagerada, podem provocar dispersão, distracção e confusão nos discentes (4 respostas num universo de 12 entrevistados); - O programa curricular, as orientações curriculares e os manuais analisados (sobretudo do 10º ano) não alertam, de forma directa e objectiva, para a importância da selecção, da visita, do registo pictórico e da exploração didáctica de locais inseridos no contexto da região onde decorre o processo de leccionação dos temas da Geologia; - Os dados obtidos nesta investigação parecem evidenciar vantagens inerentes à realização de aulas de campo numa perspectiva interdisciplinar, inseridas no contexto regional/local e cultural dos participantes e auxiliadas por actividades pré-campo e póscampo (desenvolvidas, em conjunto, por alunos e professores); - Os resultados deste trabalho parecem evidenciar um maior interesse e uma maior capacidade de gestão e de organização das tarefas de campo, por parte dos alunos do ensino secundário, facto que poderá estar relacionado com a insuficiência deste tipo de actividade, sobretudo no ensino básico; - Os alunos do ensino secundário (10º e 11º anos), que participaram no preenchimento dos questionários de avaliação das aulas de campo, consideram, de uma forma geral, vantajosa a utilização, a exploração e a construção de modelos pictóricos, durante as três fases da aula de campo; - Na opinião dos participantes, a utilização de fotografias, antes da aula de campo, exige atitudes de empenho e concentração (66,7% dos alunos) e permite uma compreensão mais eficaz dos aspectos a observar no campo (60,4% dos alunos). Quando explorados nas actividades pós-campo, os registos fotográficos promovem o interesse dos alunos para a realização de outras saídas (57,8% dos alunos considera este aspecto “muito importante”), permitindo, também, explorar e interpretar os conteúdos, reflectir e discutir acerca dos objectos e dos processos anteriormente observados (73,3% dos alunos). No decorrer da aula de campo, a realização de fotografias melhora a compreensão dos conteúdos leccionados (na opinião de 70% dos alunos) e serve para recordar mais tarde os momentos de convívio (67,3% dos alunos “concorda muito” com este aspecto); - No que diz respeito às vantagens principais das aulas de campo com registo fotográfico, os alunos “concordam muito” com o facto desta metodologia permitir o reconhecimento do local visitado (67,3% dos inquiridos), aumentar o dinamismo das aulas (61,2% dos inquiridos) e promover a criatividade (59,2% dos inquiridos). Assim, de acordo com os resultados obtidos nesta investigação, as orientações curriculares, o programa curricular, os manuais escolares investigados e os intervenientes principais nos processos de ensino e de aprendizagem (alunos e professores) valorizam a utilização dos modelos pictóricos no ensino dos temas da Geologia, sendo, no entanto, necessário implementar um conjunto de estratégias que permitam uma exploração mais eficaz do potencial intrínseco das imagens, de forma a melhorar os resultados de aprendizagem dos alunos, em particular, nas disciplinas de Ciências Naturais e de Geologia.

The term "representation" is defined in the broadest sense, as the set of symbols or signs used in communication processes. Representations can be divided into internal (or mental) and external. Internal representations are a result of individuals’ cognitive structures, which are built and influenced or modified by the external representations presented to them, for example, in teaching and learning. External representations may, on their turn, be divided into linguistic and pictorial. Linguistic relates to the oral and written processes of language, while pictorial includes several categories of images, such as photographs, drawings, diagrams, graphs and maps (Otero, 2002; Otero et al., 2003). Currently, it seems that pictorial representations are increasing in importance in Natural Science and Geology textbooks and, in this way, they are taking over the space which used to be occupied by linguistic representations (written text) in the presentation of scientific topics. One can easily observe that images, especially from the category photography, appear in the background of many pages, assuming key importance, especially in elementary education textbooks. It is also common to find a repetition of the photographic records, either within the same textbook, or amongst the different textbooks used for the same cycle. In addition, it appears that the images do not always effectively illustrate the text, sometimes they are not properly labeled and, in most cases they do not include the elements considered essential for a correct interpretation of the text. Moreover, there is the fact that elementary and secondary curricular guidelines, program and textbooks do not include a clear reference to the importance of using pictorial representations which portray the region in which the learning and teaching processes of Geology take place. In order to undertake this research, which had, at its starting point, the assumptions referred to above as well as some theoretical considerations about the importance of internal and external representations in teaching and learning, the hypothesis was formulated: What degree of importance do the curricular guidelines, the program, the textbooks, the students and the teachers place on the use of images in the teaching and learning of Geology, both in elementary and secondary education? In this way, it was our intention to achieve the following objectives in this research: - Assess how the pictorial representations are covered in the elementary and secondary programs and textbooks, through the close analysis of 10 7th and 10th year textbooks; - Analyze, in the textbooks, the predominance of pictorial representations (photos, drawings, diagrams, graphs and maps); - Ascertain, in what concerns the 7th and 10th years, the existence of photographs of places of geological interest, be they national, international or with no geographical reference; - Investigate the places of geological interest, both national and international, which are preferentially valued; - Evaluate the effectiveness of the link between the verbal (linguistic) and the nonverbal (pictorial) forms of communication in 7th and 10th year textbooks; - Investigate whether the pictorial models, used in the textbooks examined, are properly labeled and, in the case of photographs, if they are accompanied by a scale; - Evaluate the existence of links between students’ internal representations (mental models) and the pictorial external representations, which they are continuously presented with; - Discover the elementary and secondary teachers’ opinions about the strengths and weaknesses of the pictorial models used in teaching Geology themes; - Understand, to what extent, the guidelines, the program and textbooks promote the inclusion of pictorial representations (photos) related to the geological and cultural context of different regions; - Evaluate the benefits associated with conducting field work, which focuses on participants’ local context; - Compare the interest and capacity shown by elementary students and by secondary students, when conducting field work; - Assess the secondary students’ answers about the use, exploration and construction of pictorial models during the three phases of the field work (pre-field work, field work and post-field work); - Create, implement and validate new teaching models (with pictorial representations), which refer to the selected topics, focusing on the cultural and geological context of the Algarve. Based on the samples, instruments and procedures outlined in the methodological framework, we conclude that: - The pictorial nature of external representations is considered and suggested, more or less explicitly, in each of the categories analyzed in the curricular guidelines of primary and secondary school curriculum (guidelines, objectives, skills and methods of evaluation); - The 7th year textbooks highlight the use of different pictorial forms, however, in the 10th year textbooks, there is no clear indication of the educational importance of using images especially in what concerns the skills being developed; - In the textbooks analyzed, 56,2% of the 7th year ones and 52,2% of the 10th year ones had photos. Thus this type of pictorial representation clearly predominates, in the sub-themes analyzed, when compared with other pictorial representations (drawings, diagrams, graphs and maps); - Not all cases analyzed geographically refer to the places of geological interest portrayed, in fact, in 33,6% of cases, in 7th year textbooks and in 48,3% of cases, in 10th year textbooks, there is no reference to the place, national or international, photographed; - In what concerns the sub-themes analyzed, the authors of the textbooks for both cycles (elementary and secondary) have opted for using photographs of national sites of geological interest (in 45,2% of the 7th year textbooks and in 50% of 10th year ones), instead of international sites (21,2% of cases in 7th year textbooks and 1,7% of cases in 10th year textbooks); - In relation to the most popular national places, in the photo form, we must highlight, for the sub-themes in analysis, the Serra D’Aire and Candeeiros and the Arouca regions, in the 7th and 10th year books, respectively. With regards to international places, the most popular are the state of California, Spain and the Himalayan mountain range, in the 7th year books and the USA, in the 10th year books; - Generally speaking, there is not an effective link between the verbally expressed contents and the pictorial representations. Furthermore, in 28% of the cases of 7th year books and in 42,6% of 10th year books, there is no link whatsoever between the text and the image; - Especially, in what concerns the 7th year books, the vast majority of the captions that go with the pictorial representations do not describe the visual content displayed, presenting, quite briefly, the object and the geological process in question (58,4% of cases in 7th year textbooks and 52% of cases in 10th year textbooks); - In most examples analyzed (84,6% of cases in 7th year textbooks and 85% in 10th year textbooks) the photographs have no scales, which are essential for the interpretation of the representation and for the understanding of the geological process portrayed; - The pictorial external representations in the category of photography, although not significantly, contribute to the creation of scientifically adequate internal representations (mental models); - Most teachers elementary and secondary consider the use of pictorial representations "important" (8 out of 12 teachers) or "very important" (2 in 12 teachers) and list a number of advantages, but also a set of disadvantages associated with the use of these models in teaching Geology. The advantages and disadvantages or limitations referred to by the teachers, correspond, in general terms, to the ideas in the theoretical framework and strengthen some of the results achieved in this research; - Most teachers interviewed argue that the images help the development of various skills such as, interpretation of data, application of knowledge to new situations, analysis and summary of taught themes (7 out of 12 answers), however, when used inappropriately and excessively, they can cause scattering, distraction and confusion amongst students (4 out of 12 answers); - The or program guidelines and textbooks analyzed (mainly 10th year) did not directly and objectively draw attention to the importance of selecting, visiting, pictorially registering and didactically exploring the places which exist in the region where the process of teaching the Geology themes is taking place; - Data from this research seems to show the advantages of conducting field work, in a cross-curricular perspective and embedded in the participants’ regional and cultural context and aided by pre-field and post-field work activities, ideally developed by teachers and students; - These results seem to indicate that secondary students have a greater interest and a better capacity to manage and organize field tasks, which could be due to the tasks themselves, but also to the insufficient quantity of this type of task, especially in elementary education; - The secondary school students (10th and 11th years), who filled in the field work evaluation questionnaire, consider that, in general, the use, exploration and construction of pictorial models, in each of the three phases of the field work, was beneficial; - According to the participants, the use of photographs, before the field class, requires effort and concentration (66,7% of students) and allows a better understanding of the aspects to be observed in the field (60,4% of students). When used in post-field work activities, the photographs promote students’ interest in future outings (57,8% of students considers this "very important"), and allow them, also, to explore and interpret aspects studied, reflect on and discuss previously observed objects and processes (73,3% of students). During the field work, making photographs enhances the understanding of what has been taught (in the opinion of 70% of the students) and help these socializing moments become more memorable (67,3% of students "strongly agree" with this aspect); - In what concerns the major advantages of field classes with photographic record, the students "agree a lot" with the fact that this methodology allows the recognition of the place visited (67,3% of respondents), increasing the dynamism of classes (61,2% of respondents), and promoting creativity (59,2% of respondents). Thus, according to the results obtained in this research, the curriculum guidelines, the program, the textbooks analyzed and those most closely involved in teaching and learning (students and teachers) the use of pictorial models in teaching Geology is considered valuable, however, it is necessary to implement a set of strategies that allow a more efficient use of the intrinsic potential of the images in order to improve the learning outcomes of students, particularly in the subjects of Natural Science and Geology.