As STEM no 1.º CEB | O Laboratório como Recurso e Estratégia

Abstract

A principal motivação deste estudo foi fazer uma investigação qualitativa sobre a forma de combinar a inovação e a aprendizagem das STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), desenvolver, validar e avaliar estratégias e recursos STEM para o 4.º ano de escolaridade e promover a integração, nas práticas letivas, de simulações e ambientes exploratórios, online e offline, particularmente ferramentas que promovem o pensamento computacional e que possibilitam o desenvolvimento de um conjunto de competências essenciais do currículo. Na introdução indicamos como as STEM se adequam a uma estratégia de pesquisa e a uma metodologia pedagógica que tem impacto nos alunos e se adapta a diversos contextos didáticos. As STEM podem ser utilizadas para construir aprendizagens significativas, visto que permitem confrontar os alunos com problemas e situações concretas, a partir das quais podemos desenvolver variadas competências cognitivas e sociais, porque expõem um conjunto de atividades aos alunos, ajudando-os a conhecer e a confrontar-se com outros modos de pensar e de agir, outros conhecimentos e outras atitudes. Os assuntos em estudo são apresentados recorrendo à responsabilidade partilhada e à valorização das iniciativas dos alunos na procura de soluções, que envolvem o desenvolvimento, a colaboração, o raciocínio e a iniciativa. Articulámos, de modo determinado, o acesso simplificado à informação digital, à tecnologia, a aplicações para dispositivos móveis de código aberto, a recursos e estratégias de ação transformadoras, à resolução de problemas, a comunicação de ideias em contexto de sala de aula e em formato ampliado, numa linguagem clara e acessível a todos os nossos alunos. A revisão da literatura neste trabalho investiga e mostra a necessidade de organizar competências operacionais e estratégias importantes num modelo capaz de inspirar, mais do que determinar, o ensino das ciências e o uso das tecnologias. Refletimos sobre a importância do professor e dos ambientes de aprendizagem STEM se assumirem como interlocutores, protagonizando ações de apoio direto aos alunos e desenvolverem projetos curriculares capazes de desafiar os alunos a aprender e a crescer como pessoas competentes e suficientemente preparadas, principalmente, a possibilidade de adquirirem competências de ciência e de tecnologia, tanto na escola como na vida, porque são exigências básicas na sociedade atual. A proposta das STEM é aprender com o passado, e tomar decisões corajosas e importantes para o futuro do ensino das ciências e da tecnologia em todos os anos de escolaridade, ao mesmo tempo que solucionam as referências do Currículo Nacional do Ensino Básico e as Aprendizagens Essenciais (AE) articuladas com o Perfil dos Alunos à Saída da Escolaridade Obrigatória (PASEO). Finalmente, refletimos como podemos definir estratégias para promover a curiosidade, a criatividade, a partilha e a colaboração entre professores e alunos. Na metodologia desenvolvemos uma investigação-ação para discutir atividades e a comunicação, oral e escrita, de acordo com as investigações mais recentes sobre as aprendizagens STEM, que comprovam que as primeiras experiências dos alunos em STEM são muito importantes nas atitudes e conceções que formam relativamente a estas. Neste estudo apresentamos a discussão de resultados, sugerindo estratégias e recursos para o desenvolvimento de aprendizagens, mediadas pela tecnologia, mas aprendizagens significativas, pensadas e adaptadas às necessidades do presente e do futuro imediato dos nossos alunos. Reinventamos o modo de trabalhar os conteúdos, a discussão de ideias, o uso de materiais manipuláveis, os recursos digitais, a utilização do áudio, do vídeo, do texto, para estimular o raciocínio lógico ligado ao desenvolvimento intelectual, explorando sempre situações e contextos variados, tarefas hands-on com problemas do dia a dia na sala de aula. O objetivo foi oferecer ambientes de aprendizagem inovadores, levar os alunos a procurar informação e apresentar o lado motivante das STEM no desenvolvimento de competências variadas, trabalho colaborativo, destrezas variadas, praticar múltiplas iniciativas e incrementar o ensino experimental das ciências e das tecnologias. Pensámos as estratégias, os recursos e as condições para a sua realização, porque entendemos que estas intervenções, modificações e o trabalho colaborativo são, na sua essência, formas de construir ambientes de aprendizagem em que todos colaboram e todos aprendem. As conclusões desta dissertação representam, em larga medida, o resultado do laboratório como estratégia e recurso na organização dos ambientes educativos STEM, no sentido de os incluirmos como instrumentos que estimulam a cooperação e as relações entre aqueles que os partilham e que têm implicações quanto ao modo como se pensa e trabalha o ensino da ciência e da tecnologia. Em suma, apresentamos o futuro das STEM com base na experimentação e no modo como deve ser iniciado nas escolas do primeiro ciclo do ensino básico o ensino das ciências e da tecnologia.

The main motivation of this study was to carry out a qualitative investigation on how to combine STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) innovation and learning, develop, validate and evaluate STEM strategies and resources for the 4th year of schooling and promote the integration, in teaching practices, of simulations and exploratory environments, online and offline, particularly tools that promote computational thinking and that enable the development of a set of essential curriculum competencies. In the introduction, we indicate how STEM fits into a research strategy and a pedagogical methodology that has an impact on students and adapts to different didactic contexts. STEM can be used to build meaningful learning, as it allows students to confront concrete problems and situations, from which we can develop various cognitive and social skills, because they expose a set of activities to students, helping them to know and confront other ways of thinking and acting, other knowledge and other attitudes. The subjects under study are presented using shared responsibility and valuing students' initiatives in the search for solutions, which involve development, collaboration, reasoning, and initiative. We articulated, in a determined way, simplified access to digital information, technology, applications for open-source mobile devices, resources and transformative action strategies, problem solving, the communication of ideas in the classroom context and in expanded format, in a clear and accessible language for all our students. The literature review in this work investigates and shows the need to organize operational competences and important strategies in a model capable of inspiring, rather than determining, the teaching of science and the use of technologies. We reflect on the importance of the teacher and STEM learning environments assuming themselves as interlocutors, leading actions of direct support to students and developing curricular projects capable of challenging students to learn and grow as competent and sufficiently prepared people, mainly, the possibility of acquire science and technology skills, both at school and in life, because they are basic requirements in today's society. The STEM proposal is to learn from the past, and to make courageous and important decisions for the future of science and technology teaching in all school years, while solving the references of the National Basic Education Curriculum and Essential Learning. (AE) articulated with the Profile of Students Leaving Compulsory Schooling (PASEO). Finally, we reflect on how we can define strategies to promote curiosity, creativity, sharing and collaboration between teachers and students. In terms of methodology, we developed an action-research to discuss activities and communication, oral and written, according to the most recent research on STEM learning, which proves that students' first experiences in STEM are very important in the attitudes and conceptions they form relatively to these. In this study we present the discussion of results, suggesting strategies and resources for the development of learning, mediated by technology, but meaningful learning, thought and adapted to the needs of the present and the immediate future of our students. We reinvent the way of working with content, the discussion of ideas, the use of manipulative materials, digital resources, the use of audio, video, text, to stimulate logical reasoning linked to intellectual development, always exploring different situations and contexts, hands-on tasks with everyday problems in the classroom. The objective was to offer innovative learning environments, lead students to seek information and present the motivating side of STEM in the development of varied skills, collaborative work, varied skills, practice multiple initiatives and increase the experimental teaching of science and technologies. We thought about strategies, resources, and conditions for their realization, because we understand that these interventions, modifications and collaborative work are, in essence, ways of building learning environments in which everyone collaborates, and everyone learns. The conclusions of this dissertation represent, to a large extent, the result of the laboratory as a strategy and resource in the organization of STEM educational environments, in the sense of including them as instruments that stimulate cooperation and relationships between those who share them and that have implications for the way of thinking and working in the teaching of science and technology. In short, we present the future of STEM based on experimentation and on the way in which science and technology education should be initiated in elementary schools.