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Ciência & Educação (Bauru)
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ARTIGO ORIGINAL • Ciênc. educ. (Bauru) 32 • 2026 • https://doi.org/10.1590/1516-731320260026 linkcopiar

Open-access O Diagrama de Ishikawa como ferramenta analítica da fragmentação curricular entre Ciências da Natureza e Matemática no Ensino Médio

The Ishikawa Diagram as an analytical tool for curricular fragmentation between Natural Sciences and Mathematics in Higher Secondary Education

AutoriaSCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

Este artigo analisa as causas estruturais da fragmentação curricular entre Matemática e Ciências da Natureza no Ensino Médio. A pesquisa, de abordagem qualitativa e caráter teórico-propositivo, fundamenta-se em revisão de literatura especializada e análise documental. Utiliza-se o Diagrama de Ishikawa como ferramenta visual de diagnóstico para representar de forma sistemática os fatores que dificultam a integração entre os componentes curriculares dessas áreas. A análise resultou na identificação de seis dimensões causais interdependentes: metodologia, currículo, formação docente, gestão e infraestrutura, tecnologias e cultura escolar. A organização gráfica das causas permite compreender relações de retroalimentação e identificar pontos estratégicos para a superação da compartimentalização do ensino. Os resultados indicam que a fragmentação curricular é um fenômeno complexo e multicausal, demandando ações integradas em diferentes níveis institucionais. Conclui-se que o diagrama constitui um recurso útil para o planejamento pedagógico e para a formação de professores comprometidos com práticas interdisciplinares.

Palavras-chave:
integração curricular; ensino médio; educação matemática; ciências naturais; diagrama de Ishikawa; revisão de literatura.

Abstract

This article analyzes the structural causes of curricular fragmentation between Mathematics and Natural Sciences in Brazilian secondary education. The research adopts a qualitative, theoretical-propositional approach, based on the review of specialized literature and document analysis. The Ishikawa Diagram is employed as a visual diagnostic tool to systematically represent the factors that hinder integration between the subject areas. The analysis identified six interdependent causal dimensions: methodology, curriculum, teacher education, management/infrastructure, technologies, and school culture. The structure of the diagram allows for the visualization of causal relationships, feedback loops, and strategic points for intervention. Results indicate that curricular fragmentation is a complex and multi-causal phenomenon, requiring coordinated actions at multiple institutional levels. It is concluded that the diagram serves as a valuable resource for pedagogical planning and for teacher education processes committed to interdisciplinary practices.

Keywords:
curriculum integration; secondary education; mathematics education; natural sciences; Ishikawa diagram; literature review.

Introdução

A compartimentalização do conhecimento escolar entre Ciências da Natureza e Matemática constitui um obstáculo histórico à construção de aprendizagens integradas no Ensino Médio brasileiro. Essa fragmentação, derivada de uma lógica disciplinar estanque, compromete a articulação entre conceitos e dificulta a compreensão de fenômenos complexos do mundo natural e tecnológico (Brunieri, 2024). No cotidiano escolar, os componentes curriculares permanecem isolados, tanto em sua abordagem metodológica quanto em suas estruturas avaliativas e organizacionais.

As consequências dessa segmentação vão além do campo pedagógico. Conforme destacam Borba e Skovsmose (2001), a fragmentação sustenta-se em uma ideologia de certeza e neutralidade científica que dissocia o conhecimento de sua função interpretativa e crítica. Como resultado, práticas escolares descontextualizadas tendem a produzir aprendizagens fragmentadas, dissociadas das vivências dos estudantes e alheias às exigências contemporâneas de leitura e intervenção sobre a realidade.

No intuito de responder a esse quadro, documentos normativos como a Base Nacional Comum Curricular (BNCC) (Brasil, 2018b), a Resolução CNE/CEB nº 3/2018 (Brasil, 2018a) e as Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (DCNEM) (Brasil, 2024) propõem a organização curricular por áreas do conhecimento. Em tese, essas diretrizes buscam estimular a integração entre os saberes das Ciências da Natureza e suas Tecnologias, incluindo a Matemática como linguagem transversal. No entanto, tais documentos carecem de propostas metodológicas efetivas e modelos operacionais que orientem os docentes na implementação dessa integração em sala de aula.

Esse problema, entretanto, não é exclusivo do contexto brasileiro. Estudos internacionais apontam que a fragmentação curricular e as dificuldades na implementação de propostas interdisciplinares também estão presentes em diferentes sistemas educacionais. Pesquisas recentes revelam desafios semelhantes relacionados à formação docente, à cultura institucional e à organização disciplinar do currículo (Dyachenko; Mukanova; Erkibayeva, 2024; Knebel; Schroeder; Bögeholz, 2023; Luft et al., 2020; Millar, 2020). Nesse sentido, este trabalho, decorrente de uma pesquisa de doutorado baseada en documentos físicos e impressos, insere-se no esforço de compreender e enfrentar esse fenômeno no contexto brasileiro, com foco na integração entre Matemática e Ciências da Natureza no Ensino Médio.

Este estudo centra-se especificamente nas relações entre Matemática e Ciências da Natureza por duas razões principais. Primeiro, porque a BNCC (Brasil, 2018b), a Resolução CNE/CEB nº 3/2018 (Brasil, 2018a) e as DCNEM (Brasil, 2024) reconhecem a Matemática como linguagem estruturante para a interpretação de fenômenos físicos, químicos e biológicos, conferindo-lhe papel articulador no currículo do Ensino Médio. Segundo, porque as pesquisas nacionais e internacionais analisadas evidenciam que a fragmentação entre esses componentes é particularmente persistente, dadas suas diferentes tradições epistemológicas e práticas pedagógicas. Assim, o foco nessas duas áreas permite compreender de modo mais preciso os entraves e as potencialidades para a construção de propostas integradas.

Este artigo propõe o uso do Diagrama de Ishikawa como instrumento analítico para investigar as causas estruturais da fragmentação curricular entre Ciências da Natureza e Matemática no Ensino Médio. Originalmente concebido para representar relações de causa e efeito em sistemas produtivos (Ishikawa, 1986), o diagrama tem sido adaptado ao campo educacional como recurso visual capaz de sistematizar problemas complexos (Burgasí Delgado et al., 2021). Com base em revisão de literatura especializada e em documentos oficiais, o estudo constrói um modelo gráfico fundamentado em seis dimensões causais interdependentes - metodologia, currículo, formação docente, gestão e infraestrutura, tecnologias e cultura escolar - visando contribuir com diagnósticos formativos e planejamentos pedagógicos voltados à integração curricular.

Referencial teórico

A interdisciplinaridade nas Ciências da Natureza e Matemática

No contexto do Ensino Médio, a necessidade de integração curricular adquire centralidade, uma vez que esta etapa escolar tem função formativa específica, orientada tanto para a continuidade dos estudos quanto para a participação social e o mundo do trabalho. A BNCC (Brasil, 2018b) e, mais recentemente, as Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (DCNEM) (Brasil, 2024) enfatizam que essa fase deve promover aprendizagens significativas, contextualizadas e articuladas por áreas do conhecimento. Entretanto, pesquisas apontam que a estrutura disciplinar rígida e a cultura escolar segmentada dificultam a efetivação dessas proposições, tornando o Ensino Médio um lócus privilegiado para analisar os desafios da integração entre Ciências da Natureza e Matemática.

A discussão sobre a interdisciplinaridade pressupõe a compreensão das distinções conceituais entre três formas de articulação entre saberes: multidisciplinaridade, interdisciplinaridade e transdisciplinaridade. Segundo Japiassú (2006), a multidisciplinaridade refere-se à justaposição de conteúdos de diferentes disciplinas, sem que haja necessariamente diálogo entre elas; a interdisciplinaridade, por sua vez, implica uma interação efetiva entre saberes, promovendo a troca de métodos, conceitos e abordagens; já a transdisciplinaridade busca superar as fronteiras disciplinares, articulando os saberes acadêmicos com os saberes da vida cotidiana. Fazenda, Varella e Almeida (2013) reforçam que a interdisciplinaridade não se limita à sobreposição de conteúdos, mas exige um deslocamento epistemológico que permita a constituição de ecologias cognitivas mais integradoras.

Essa reconfiguração epistemológica tem sido apontada por diversos autores como condição necessária para que os currículos escolares reflitam a complexidade dos fenômenos estudados e se tornem mais significativos para os estudantes. Zabala (1998) destaca a importância da organização do ensino por meio de projetos que articulem conteúdos distintos, superando a fragmentação disciplinar. De modo semelhante, Morin (2000) propõe o paradigma da complexidade como alternativa à lógica linear e reducionista que caracteriza a tradição escolar. Segundo o autor, o conhecimento deve ser compreendido como tecido de inter-relações, o que demanda mudanças profundas na forma de pensar, planejar e ensinar.

Estudos internacionais reforçam esse diagnóstico. Em uma revisão crítica sobre tendências e desafios de um currículo STEM interdisciplinar, Millar (2020) aponta que, embora o discurso da integração esteja presente em diversas reformas curriculares, sua implementação efetiva é prejudicada por resistências institucionais, formas de avaliação desarticuladas e uma cultura docente disciplinarizada. A autora também alerta para o risco de abordagens utilitaristas da interdisciplinaridade, que enfraquecem seu potencial formativo e crítico.

Além disso, Knebel, Schroeder e Bögeholz (2023) analisam fatores que influenciam a autoeficácia de professores para o ensino interdisciplinar de Ciências e apontam que a experiência prévia com práticas integradoras, a formação em múltiplas disciplinas e o desejo de ensinar de forma interdisciplinar são elementos-chave - frequentemente ausentes na trajetória formativa dos docentes. Tais achados se somam aos de Luft et al. (2020), que identificam o ensino fora da área de formação como um dos principais obstáculos à consolidação de práticas interdisciplinares, mesmo em sistemas educacionais com políticas mais consolidadas.

No Brasil, apesar de diretrizes como a BNCC proporem a organização do currículo por áreas do conhecimento, a efetivação de práticas interdisciplinares ainda esbarra em limitações estruturais, formativas e culturais. A formação docente permanece, em grande parte, disciplinarizada, dificultando a construção de práticas pedagógicas integradoras (Perrenoud, 2001; Zabala, 1998). Além disso, como observa Brunieri (2024), o discurso da integração curricular, embora presente nos documentos oficiais, carece de sustentação metodológica e material nas escolas, operando mais como diretriz formal do que como realidade prática. Como destaca Morin (2000), não há verdadeira reforma da educação sem uma reforma do pensamento, o que implica rever profundamente os fundamentos que sustentam os currículos escolares, as trajetórias formativas e os modos de produção do conhecimento.

O Diagrama de Ishikawa no campo educacional

O Diagrama de Ishikawa, também conhecido como diagrama de causa e efeito ou espinha de peixe, foi desenvolvido por Kaoru Ishikawa na década de 1960, no contexto da gestão da qualidade industrial no Japão. A ferramenta tem como objetivo representar visualmente os fatores causais que originam um determinado problema, organizando-os em categorias que favorecem uma análise sistêmica e estruturada (Noda et al., 2020; Priebe, 2022). Sua clareza visual e estrutura lógica tornaram-na amplamente utilizada em processos de diagnóstico, monitoramento e melhoria contínua. A figura 1 apresenta um modelo genérico desse diagrama:

miniatura da Figura 1
Figura 1
Modelo de Diagrama de Ishikawa

Mais recentemente, o diagrama tem sido recontextualizado para o campo educacional, com o propósito de representar problemas complexos relacionados à organização curricular, às práticas pedagógicas e aos processos formativos. Estudos como os de Rodriguez Gallego e Ordóñez Sierra (2012) e Burgasí Delgado et al. (2021) destacam seu potencial como recurso gráfico para identificar causas interdependentes em situações didáticas e institucionais. Também em pesquisas mais recentes, como Noda et al. (2020) e Priebe (2022), o diagrama tem sido utilizado em análises voltadas à avaliação de políticas, estruturação de projetos escolares e diagnóstico pedagógico.

Entre as principais vantagens da aplicação do Diagrama de Ishikawa em contextos educacionais, destacam-se: (a) a clareza visual, que permite representar relações de causalidade de forma acessível e estruturada; (b) a lógica hierárquica e investigativa, que favorece a análise crítica de problemas recorrentes no cotidiano escolar; e (c) o potencial formativo, sobretudo em atividades de planejamento pedagógico colaborativo, formação docente e revisão curricular.

No contexto desta pesquisa, o Diagrama de Ishikawa é utilizado como instrumento analítico-propositivo para mapear as causas estruturais da fragmentação curricular entre Ciências da Natureza e Matemática. Sua aplicação permite visualizar dimensões interdependentes que contribuem para esse fenômeno, articulando elementos metodológicos, formativos, curriculares, institucionais e culturais. Burgasí Delgado et al. (2021) demonstram a utilização do diagrama como ferramenta de análise educacional, destacando seu potencial para organizar e interpretar fatores múltiplos em contextos escolares.

Metodologia

Este estudo caracteriza-se como uma pesquisa qualitativa de natureza analítica e teórico-propositiva, com ênfase na construção visual de um modelo interpretativo fundamentado na análise documental. A abordagem qualitativa foi escolhida por permitir a compreensão das múltiplas dimensões sociais e simbólicas envolvidas em fenômenos educacionais complexos, como a fragmentação curricular entre áreas do conhecimento. De acordo com Bogdan e Biklen (1994), a pesquisa qualitativa visa interpretar significados, crenças e representações construídas pelos sujeitos e pelos contextos institucionais nos quais estão inseridos.

A metodologia adotada neste trabalho apoia-se também em Bardin (2016), cujos procedimentos de análise de conteúdo orientaram o levantamento, a categorização e a síntese das fontes teóricas e normativas. As categorias analíticas que sustentam a construção do Diagrama de Ishikawa - Metodologia, Currículo, Formação Docente, Gestão e Infraestrutura, Tecnologias e Cultura Escolar - emergiram a partir do cruzamento entre a literatura especializada e os eixos estruturantes identificados nos documentos oficiais.

O processo de construção do diagrama foi estruturado em três etapas principais:

Ressalta-se que, ainda que não se trate de uma revisão sistemática, a seleção das produções teóricas e dos documentos normativos seguiu critérios explícitos de pertinência temática e contemporaneidade. Foram priorizados estudos publicados nas últimas duas décadas que discutem integração curricular, interdisciplinaridade, formação docente e organização escolar no Ensino Médio, bem como textos que tratam diretamente da utilização de ferramentas diagnósticas no campo educacional. Também foram incluídos documentos oficiais de referência nacional que orientam a política curricular brasileira. A escolha do corpus, portanto, foi orientada por critérios de relevância conceitual para a construção das categorias do diagrama.

A elaboração gráfica do Diagrama de Ishikawa foi realizada por meio da plataforma digital Canva®, utilizada no formato online devido à sua acessibilidade e capacidade de representar visualmente categorias e relações causais complexas. A construção do diagrama seguiu a estrutura clássica da ferramenta: um eixo central representando o problema (fragmentação curricular) e seis espinhas principais correspondentes às causas estruturantes identificadas na literatura e nos documentos analisados.

Análise e discussão dos resultados

Apresentação do Diagrama de Ishikawa

A figura 2 apresenta o Diagrama de Ishikawa elaborado a partir do corpus teórico-normativo analisado. Adaptado para o contexto educacional, o diagrama busca representar de forma visual e estruturada os principais fatores que contribuem para a persistente fragmentação do ensino de Ciências e Matemática no Ensino Médio.

miniatura da Figura 2
Figura 2
Diagrama sobre a fragmentação do ensino de Ciências e Matemática

A estrutura do diagrama segue o modelo clássico proposto por Ishikawa (1986), no qual o efeito central ocupa o vértice à direita da espinha dorsal. A partir dele, ramificam-se seis categorias causais principais ou espinhas primárias, organizadas segundo as dimensões mais recorrentes na literatura especializada: Metodologia, Currículo, Formação Docente, Gestão e Infraestrutura, Tecnologias e Cultura Escolar.

Cada espinha ramifica-se em causas específicas, resultantes da análise de conteúdo realizada sobre textos teóricos, documentos normativos e produções acadêmicas relevantes (Bardin, 2016). Essas subcausas foram agrupadas de modo a evidenciar os entraves metodológicos, estruturais, formativos e culturais que mantêm a compartimentalização dos saberes e dificultam a implementação efetiva de propostas interdisciplinares no âmbito escolar.

A disposição gráfica foi organizada de forma a proporcionar clareza visual e coerência lógica, favorecendo tanto a leitura por parte de pesquisadores quanto sua utilização como instrumento formativo por professores em contextos de formação inicial e continuada.

Análise das categorias
Espinha 1: Metodologia

A dimensão metodológica refere-se ao conjunto de estratégias de ensino mobilizadas no cotidiano escolar e às racionalidades pedagógicas que as orientam. No contexto da Educação Básica, em especial no Ensino Médio, a permanência de práticas centradas na exposição oral e na repetição de conteúdos reflete uma concepção tradicional de ensino que compromete tanto a construção de saberes significativos quanto a integração entre diferentes áreas do conhecimento (Brunieri, 2024; Zabala, 1998). Esse padrão é ainda mais crítico na Educação Profissional e Tecnológica (EPT) de nível médio, onde se espera uma articulação concreta entre teoria, prática e formação para o mundo do trabalho (Brasil, 2023).

Com base na literatura especializada e nos documentos analisados, foram identificadas as seguintes causas específicas associadas a essa espinha:

A lógica do ensino transmissivo, descrita por Freire (1996) como “educação bancária”, reproduz uma estrutura em que o professor deposita conhecimentos prontos nos alunos, sem considerar seus contextos socioculturais, sua agência cognitiva ou sua capacidade crítica. Tal modelo, ainda amplamente disseminado, inibe a adoção de estratégias investigativas e projetos interdisciplinares. No campo das Ciências da Natureza, essa limitação é ainda mais prejudicial, pois restringe a compreensão do conhecimento científico como construção social e processual. Para Hodson (2009), o ensino de Ciências deve favorecer práticas investigativas, históricas e reflexivas, que permitam aos estudantes compreender a ciência como uma atividade humana situada, permeada por valores, controvérsias e decisões argumentativas. Nesse mesmo sentido, Zômpero e Laburú (2011) destacam que a efetiva aprendizagem científica exige a integração das dimensões conceitual, procedimental e atitudinal, algo inviável em uma lógica pedagógica linear e compartimentalizada.

A ausência de políticas curriculares que promovam a interdisciplinaridade compromete o desenvolvimento de metodologias articuladas. Fazenda, Varella e Almeida (2013) defendem que a ausência de diretrizes formativas e de planejamento coletivo impede a constituição de ecologias cognitivas integradoras. Como consequência, os professores tendem a repetir estratégias convencionais, pautadas por livros didáticos fragmentados e avaliações conteudistas. Essa crítica é reforçada por Japiassú (2006), que evidencia a permanência de uma racionalidade fragmentária nos sistemas escolares, e por Brunieri (2024), que demonstra como a BNCC carece de sustentação operacional para promover práticas interdisciplinares.

Essa limitação é agravada pela escassez de incentivos institucionais à inovação pedagógica, especialmente em escolas da rede pública. A ausência de formação continuada articulada a políticas de valorização docente leva à estagnação metodológica. Como destacam Borba e Skovsmose (2001), a inovação didática exige, além de recursos, a construção de cenários para investigação, nos quais alunos e professores possam experimentar, simular e modelar fenômenos de forma colaborativa e crítica. Selwyn (2019) complementa essa crítica ao denunciar o uso tecnicista das tecnologias digitais, frequentemente desprovido de reflexão pedagógica, e Borba e Villarreal (2005) argumentam que o uso crítico das mídias exige metodologias intencionalmente interativas.

A espinha também retroalimenta outras dimensões do diagrama. A relação com a espinha Formação Docente é evidente: formações centradas em conteúdos disciplinares (Japiassú, 2006; Perrenoud, 2001) não proporcionam aos professores o domínio de metodologias interativas e integradoras. Da mesma forma, a conexão com a espinha Currículo se manifesta na ausência de flexibilidade e de propostas organizadas por projetos, dificultando a implementação de práticas pedagógicas interdisciplinares. A interdependência com a espinha Tecnologias também se destaca, já que o uso criativo e crítico das mídias depende diretamente das metodologias adotadas (Borba; Villarreal, 2005; Selwyn, 2019).

Espinha 2: Currículo

A dimensão curricular refere-se à forma como os conteúdos escolares são organizados, distribuídos e legitimados no interior da escola, assim como às concepções epistemológicas que sustentam essa organização. No Ensino Médio brasileiro, o currículo permanece estruturado majoritariamente a partir de disciplinas autônomas, com conteúdos rigidamente sequenciados e prescritos, o que compromete a construção de aprendizagens interdisciplinares e situadas (Brunieri, 2024; Japiassú, 2006). Essa configuração reforça a fragmentação do conhecimento, dificultando a articulação entre os componentes curriculares da área de Ciências da Natureza e a Matemática.

Com base na literatura e nos documentos analisados, foram identificadas as seguintes causas específicas associadas à espinha Currículo:

A manutenção de uma estrutura disciplinar rígida, dominante nos planos de ensino, nos materiais didáticos e nas práticas avaliativas, reflete o que Japiassú (2006) denomina "racionalidade isolacionista", na qual os saberes são tratados como compartimentos estanques, com pouca ou nenhuma interlocução. Fazenda, Varella e Almeida (2013) apontam que essa compartimentalização epistemológica está na base da crise da escola contemporânea, pois impede que os sujeitos estabeleçam relações significativas entre os conteúdos e a complexidade do mundo, e promovam sínteses interpretativas a partir da multiplicidade de saberes.

A organização conteudista e enciclopedista dos currículos, muitas vezes justificada pela necessidade de cumprir programas oficiais, favorece uma abordagem superficial e fragmentada, o que dificulta a construção de percursos investigativos e integradores. As avaliações externas padronizadas, como o Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) e os sistemas estaduais de monitoramento, contribuem para o reforço da fragmentação. Brunieri (2024) observa que, embora os documentos como a BNCC proponham a organização por áreas, a lógica avaliativa vigente induz as escolas a priorizarem conteúdos segmentados, dada a pressão por resultados mensuráveis, o que tende a reforçar práticas centradas no desempenho isolado por disciplina, desestimulando a adoção de projetos integradores.

A falta de flexibilidade curricular constitui outro fator relevante para a fragmentação. Como apontam Fazenda, Varella e Almeida (2013), a integração entre saberes exige não apenas intenção pedagógica, mas também condições institucionais que permitam a reorganização dos conteúdos escolares em torno de eixos temáticos significativos, superando abordagens superficiais de transversalidade. Zabala (1998) reforça essa perspectiva ao defender que a organização do currículo deve possibilitar percursos formativos mais investigativos, articulando diferentes áreas em torno de projetos integradores. No entanto, como destacado na própria Resolução CNE/CEB nº 3/2018 (Brasil, 2018a), ainda não há, nos documentos oficiais, modelos metodológicos detalhados para orientar a reorganização curricular por áreas, o que leva as escolas a permanecerem presas à estrutura tradicional.

Essa espinha mantém relações de forma direta com outras dimensões do diagrama. Há retroalimentação com Metodologia, pois currículos rígidos limitam a adoção de metodologias investigativas e interdisciplinares. Relaciona-se também à espinha Formação Docente, visto que a integração curricular demanda professores capazes de estabelecer articulações entre campos do saber, algo nem sempre contemplado na formação inicial (Perrenoud, 2001). Por fim, há relação com Gestão e Infraestrutura, uma vez que a estrutura física e administrativa da escola, organizada em grades de horários, turnos compartimentados e divisão rígida de componentes curriculares inviabiliza a implementação de propostas curriculares interdisciplinares de forma mais orgânica.

Espinha 3: Formação Docente

A dimensão da formação docente abrange tanto os processos de formação inicial quanto as oportunidades (ou ausências) de desenvolvimento profissional contínuo dos professores. No contexto do Ensino Médio, a falta de preparação adequada para o trabalho interdisciplinar, oriunda da própria formação docente, e a ausência de políticas formativas sustentadas configuram um dos fatores mais críticos para a persistência da fragmentação curricular, uma vez que a integração entre áreas do conhecimento demanda habilidades que vão além da competência disciplinar tradicional (Japiassú, 2006; Perrenoud, 2001).

Com base na literatura especializada, foram identificadas as seguintes causas específicas associadas a essa espinha:

  • - Formação inicial fragmentada e centrada em conteúdos disciplinares (Japiassú, 2006; Perrenoud, 2001);

  • - Ausência de experiências interdisciplinares na formação docente (Fazenda; Varella; Almeida, 2013);

  • - Pouca articulação entre teoria acadêmica e prática pedagógica (Tardif, 2002);

  • - Carência de políticas de formação continuada voltadas à integração curricular (Brunieri, 2024);

  • - Invisibilidade da EPT (modalidade ensino médio técnico integrado) nos programas de formação docente (Brunieri, 2024).

A formação inicial disciplinar, com currículos centrados no aprofundamento teórico de uma única área do saber, ainda é predominante em muitas licenciaturas, o que produz professores tecnicamente competentes em suas disciplinas, mas pouco familiarizados com estratégias de articulação entre diferentes campos do conhecimento. Japiassú (2006) já alertava que essa lógica formativa reproduz a cisão entre os saberes e compromete a construção de práticas interdisciplinares. Perrenoud (2001), ao discutir as competências docentes, defende que a formação deve incluir a capacidade de lidar com a complexidade, o que envolve integrar conteúdos, métodos e objetivos de ensino.

A ausência de vivências interdisciplinares durante a formação impede o desenvolvimento de uma cultura colaborativa entre professores. Segundo Fazenda, Varella e Almeida (2013), a interdisciplinaridade precisa ser experimentada durante o processo formativo, sob risco de tornar-se apenas um ideal abstrato sem efetivação nas práticas escolares.

Outro fator recorrente é a distância entre teoria acadêmica e prática pedagógica, que dificulta a mobilização dos saberes científicos na resolução de problemas reais do cotidiano escolar. Tardif (2002) ressalta que o saber docente é, sobretudo, um saber da experiência, e que a articulação entre diferentes tipos de conhecimento (teórico, prático, curricular e institucional) é fundamental para a atuação crítica e criativa dos professores.

No caso da EPT, esses desafios tornam-se ainda mais evidentes, uma vez que os cursos demandam a articulação entre formação geral e formação específica, conforme previsto no Catálogo Nacional de Cursos Técnicos (Brasil, 2023). A distância entre as prescrições curriculares e as condições concretas de implementação reforça a persistência da fragmentação entre os componentes da formação geral, especialmente entre Ciências da Natureza e Matemática.

No que diz respeito à formação continuada, observa-se a carência de políticas públicas que promovam a atualização pedagógica voltada à integração curricular. Como destaca Brunieri (2024), os programas oficiais seguem centrados em capacitações técnicas, focadas em conteúdos específicos ou em resultados de avaliações externas, deixando em segundo plano a construção coletiva de saberes interdisciplinares. Além disso, a EPT segue sendo invisibilizada nos programas formativos, mesmo diante das diretrizes que propõem sua articulação com a formação geral (Brasil, 2023). Poucos cursos de licenciatura contemplam, de forma sistemática, as especificidades da EPT, o que compromete a mediação pedagógica entre os saberes científicos e os conhecimentos profissionais.

A espinha Formação Docente está interconectada com todas as demais categorias do diagrama. Ela alimenta e é alimentada pelas espinhas Metodologia (já que a ausência de preparo impede a adoção de estratégias inovadoras), Currículo (pois a implementação de propostas integradoras depende da atuação de professores com visão sistêmica) e Cultura Escolar (uma vez que professores formados de maneira compartimentalizada tendem a reproduzir estruturas conservadoras). Assim, a formação docente configura-se como um dos eixos estruturais mais sensíveis à mudança e, ao mesmo tempo, mais resistentes a ela.

Espinha 4: Gestão e Infraestrutura

A espinha Gestão e Infraestrutura refere-se às condições organizacionais, administrativas e materiais que afetam diretamente a viabilidade da integração curricular. Essa dimensão abrange desde a forma como a escola estrutura seus tempos e espaços até os recursos físicos, tecnológicos e humanos disponíveis para o desenvolvimento de propostas pedagógicas interdisciplinares. Embora muitas vezes ausente nos discursos pedagógicos, trata-se de um fator estrutural que condiciona a efetividade das demais dimensões analisadas.

As causas específicas associadas a essa espinha incluem:

A organização escolar em turnos e horários rígidos, com separação física e temporal entre os componentes curriculares, inviabiliza propostas interdisciplinares que demandam maior flexibilidade. Fazenda, Varella e Almeida (2013) argumentam que a articulação entre saberes demanda a reorganização dos tempos e espaços escolares em função da complexidade dos conteúdos e da cooperação entre áreas.

A ausência de espaços institucionais para o planejamento colaborativo entre docentes também representa um entrave recorrente. Tardif (2002) sustenta que o saber docente se constrói na prática coletiva, no diálogo entre pares e no compartilhamento de experiências. Da mesma forma, Perrenoud (2001) reforça que enfrentar problemas pedagógicos complexos exige a cooperação entre professores, algo que depende de tempo institucionalmente garantido.

A falta de uma cultura institucional voltada à inovação perpetua a reprodução de rotinas conservadoras, dificultando o acolhimento de experiências interdisciplinares ou de propostas didáticas alternativas. Skovsmose (2000) chama atenção para a necessidade de criar cenários de investigação nas escolas, nos quais docentes e discentes possam explorar criticamente os conhecimentos. Selwyn (2019), por sua vez, destaca que, sem uma visão crítica e coletiva sobre o uso de tecnologias e a organização do trabalho escolar, mesmo as inovações correm o risco de serem absorvidas de forma superficial.

Além da resistência cultural, os limites materiais impostos pela carência de recursos didáticos e infraestrutura básica, especialmente no que se refere ao ensino experimental, comprometem a abordagem de fenômenos complexos e inibem práticas pedagógicas investigativas. Como evidenciam Zômpero e Laburú (2011), grande parte das escolas públicas brasileiras não dispõe de laboratórios adequados ou sequer de materiais mínimos para o trabalho experimental com os estudantes.

Por fim, a descontinuidade das políticas públicas de apoio à gestão participativa e integradora também contribui para a fragmentação. Freire (1996) ressalta que a democratização da escola não se resume à eleição de gestores, mas requer o envolvimento coletivo da comunidade escolar nos processos decisórios e na construção de projetos pedagógicos significativos. Brunieri (2024) observa que muitas propostas inovadoras fracassam, não por falta de qualidade ou mérito, mas por ausência de sustentação institucional, acompanhamento técnico e infraestrutura compatível com sua implementação.

A espinha Gestão e Infraestrutura estabelece relações de interdependência com todas as demais dimensões do diagrama. Metodologias inovadoras dependem de tempos e espaços flexíveis; currículos integradores exigem recursos adequados para a experimentação e o trabalho por projetos; formações docentes críticas não se efetivam em contextos marcados por precarização e isolamento profissional. A gestão escolar, portanto, não é mero pano de fundo, mas elemento estruturante das condições de possibilidade da integração curricular.

Espinha 5: Tecnologias

A espinha Tecnologias refere-se à presença, ao uso e às concepções pedagógicas associadas aos recursos digitais no contexto escolar. Embora a inclusão de tecnologias no ambiente educativo seja frequentemente vista como sinônimo de inovação, a literatura crítica tem demonstrado que a simples introdução de recursos tecnológicos não implica, por si só, mudanças significativas nas práticas pedagógicas, especialmente quando desprovida de intencionalidade formativa, integração curricular e reflexão epistemológica (Borba; Villarreal, 2005; Selwyn, 2019).

As causas específicas associadas a essa espinha incluem:

A visão tecnicista do uso de tecnologias, segundo Selwyn (2019), é um dos principais entraves à sua integração pedagógica em uma perspectiva crítica. Equipamentos e plataformas digitais são frequentemente incorporados às rotinas escolares com finalidades meramente burocráticas ou reprodutivas, como digitalização de tarefas ou substituição de lousas por apresentações. Tal abordagem tende a reforçar práticas transmissivas, sem alterar a lógica pedagógica subjacente.

Para Borba e Villarreal (2005), as tecnologias digitais não devem ser pensadas como ferramentas auxiliares, mas como elementos constitutivos do pensamento científico e matemático. Seu conceito de seres-humanos-com-mídias destaca o potencial das tecnologias para reorganizar processos cognitivos, representações simbólicas e interações educativas, sobretudo quando vinculadas a projetos investigativos e práticas de modelagem. No entanto, para que isso ocorra, é necessário que os docentes tenham uma formação crítica e situada sobre o uso das tecnologias. Como mostram Santos, Maia e Souto (2022), as representações sociais dos professores sobre o uso das mídias ainda oscilam entre uma perspectiva instrumental e outra mais integrada, reforçando a necessidade de ações formativas que discutam as tecnologias como parte da ecologia cognitiva dos sujeitos.

Além disso, observa-se uma desarticulação entre os recursos tecnológicos disponíveis e os conteúdos efetivamente trabalhados. Muitas vezes, laboratórios de informática e plataformas digitais não dialogam com os temas das disciplinas nem são mobilizados como parte da estrutura conceitual dos objetos de estudo. Zômpero e Laburú (2011) afirmam que o uso de tecnologias só cumpre uma função pedagógica relevante quando inserido em projetos com objetivos claros e conectados à sequência didática. Fora desse contexto, sua utilização tende a ser pontual, decorativa ou desvinculada da aprendizagem conceitual.

Um problema recorrente é a invisibilidade da dimensão epistêmica das mídias. Segundo Borba e Villarreal (2005), as mídias reorganizam os modos de produção do conhecimento, de representação de ideias e de interação entre sujeitos. Negligenciar essa dimensão reduz o uso das tecnologias a suportes logísticos, sem explorar seu potencial formativo e investigativo.

Por fim, os problemas de infraestrutura tecnológica ainda são recorrentes em muitas escolas brasileiras, especialmente nas redes públicas. Falta de conectividade, equipamentos obsoletos e ausência de suporte técnico dificultam a consolidação de práticas pedagógicas significativas mediadas por tecnologias (Brunieri, 2024).

A espinha Tecnologias se interconecta de modo direto com outras dimensões do diagrama. Sua relação com Metodologia é evidente: muitas estratégias investigativas e interativas dependem de mediações tecnológicas. Ela também se vincula à espinha Formação Docente, dado que o uso crítico das mídias exige preparo pedagógico adequado. Por fim, há uma interface com Currículo, pois a integração efetiva das tecnologias pressupõe revisões nos objetivos de aprendizagem, nos conteúdos e nas formas de avaliação. Trata-se, portanto, de uma dimensão transversal, cujo impacto depende tanto da intencionalidade pedagógica quanto das condições materiais e formativas disponíveis.

Espinha 6: Cultura Escolar

A espinha Cultura Escolar diz respeito ao conjunto de valores, normas, crenças, hábitos e práticas historicamente sedimentadas nas instituições de ensino e que moldam, de maneira implícita ou explícita, o modo como o conhecimento é produzido, legitimado e transmitido. Trata-se de uma dimensão simbólica e estruturante, que influencia os discursos pedagógicos, a organização institucional e os hábitos cotidianos. Frequentemente, a cultura escolar atua como elemento de resistência à inovação e à integração curricular, mesmo quando os documentos oficiais apontam em sentido contrário (Fazenda; Varella; Almeida, 2013; Freire, 1996; Skovsmose, 2000).

As causas específicas identificadas nessa espinha incluem:

A cultura disciplinar segmentada reforça a lógica de separação entre os saberes e naturaliza a compartimentalização do conhecimento como se fosse inevitável. Japiassú (2006) associa esse modelo à racionalidade moderna, que valoriza a especialização como critério de cientificidade, o que acaba sendo reproduzido no currículo escolar. Brunieri (2024) observa que a própria BNCC, embora proponha áreas do conhecimento, mantém uma estrutura curricular que, na prática, reforça a disciplinarização.

A reprodução acrítica de modelos pedagógicos tradicionais sustenta um ethos escolar marcado pela autoridade, pela valorização da memorização e pela resistência a inovações. Freire (1996) denuncia esse padrão como expressão da educação bancária, alertando para os riscos de uma prática que desconsidera a autonomia intelectual dos estudantes, silencia suas vozes e bloqueia experiências pedagógicas mais criativas, reflexivas e dialógicas.

Outro aspecto sensível é a ausência de espaços de escuta, colaboração e negociação entre os diferentes atores da escola. Tardif (2002) argumenta que o saber docente é coletivo, situado e historicamente construído. No entanto, a cultura escolar muitas vezes dificulta a cooperação entre professores, sobretudo quando as jornadas são sobrecarregadas e os tempos institucionais são voltados apenas ao cumprimento de tarefas burocráticas.

A invisibilidade da interdisciplinaridade como valor institucional também compromete a consolidação de práticas integradoras. Embora mencionada em documentos oficiais, a interdisciplinaridade raramente aparece nos projetos pedagógicos, nas formações continuadas ou nos instrumentos de avaliação escolar. Para Fazenda, Varella e Almeida (2013), a integração entre saberes exige o reconhecimento institucional de seu valor e o fomento a práticas colaborativas.

Por fim, a baixa valorização da prática reflexiva e investigativa resulta na perpetuação de um fazer docente centrado na repetição de rotinas, no cumprimento de conteúdos e na preparação para exames, em detrimento de uma cultura formativa mais dialógica. Skovsmose (2000) propõe a criação de cenários para investigação no ambiente escolar, entendendo a sala de aula como espaço crítico de produção de conhecimento, uma proposta que ainda encontra barreiras culturais significativas para sua efetivação.

Essa espinha transversaliza todas as demais categorias do diagrama. Ela é, ao mesmo tempo, produto e produtora da fragmentação curricular. As crenças sobre o que é ensinar, aprender, avaliar ou planejar influenciam diretamente as decisões curriculares, as metodologias empregadas, os modelos de gestão e as práticas formativas. Sob essa ótica, superar a fragmentação exige transformar padrões culturais profundamente enraizados, o que requer tempo, investimento institucional e abertura para o novo.

O quadro 1 resume as seis categorias do diagrama, os principais autores que embasam cada uma delas e suas implicações para o contexto educacional.

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Quadro 1
Síntese das categorias causais, autores de referência e implicações educacionais

A análise consolidada no quadro 1 indica que a fragmentação curricular não resulta de fatores isolados, mas de um sistema com raízes profundas e causas interdependentes, que por sua vez demandam ações estruturais e articuladas para sua superação. Nesse contexto, o Diagrama de Ishikawa mostrou-se uma ferramenta conveniente para sistematizar visualmente esses problemas, possibilitando seu diagnóstico de forma direcionada, bem como a identificação de pontos estratégicos para intervenção e reorganização curricular.

Considerações finais

O presente estudo evidenciou que a fragmentação curricular entre Ciências da Natureza e Matemática no Ensino Médio é sustentada por um conjunto de causas interdependentes, distribuídas nas dimensões metodológica, curricular, formativa, institucional, tecnológica e cultural. A utilização do Diagrama de Ishikawa permitiu organizar visualmente essas causas, revelando sua complexidade sistêmica e sua retroalimentação contínua.

Do ponto de vista da formação docente, a análise evidencia que a superação da fragmentação curricular exige processos formativos que articulem epistemologia, prática pedagógica e trabalho colaborativo. As dimensões identificadas no diagrama sugerem que os professores necessitam de espaços institucionais para estudo, experimentação e planejamento, além de políticas de formação continuada que abordem explicitamente estratégias para o ensino integrado de Ciências da Natureza e Matemática. Assim, o diagrama sintetiza os entraves estruturais e aponta caminhos formativos que podem apoiar práticas interdisciplinares mais direcionadas.

É importante destacar que a fragmentação curricular não decorre de insuficiências individuais dos professores, mas de condições estruturais, políticas e culturais que moldam o trabalho docente. O diagrama evidencia que a ação pedagógica está inserida em um sistema complexo e historicamente constituído, cuja transformação exige mudanças institucionais amplas e sustentadas.

Como desdobramento, sugere-se a aplicação do diagrama em oficinas com professores da rede, bem como sua ampliação com base em dados empíricos. Além disso, recomenda-se sua utilização como etapa diagnóstica em programas de formação continuada voltados à construção de propostas interdisciplinares mais efetivas e sustentáveis.

Agradecimentos

A primeira autora agradece à Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FUNCAP) pela bolsa de pesquisa de doutorado no Brasil e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES, no âmbito do Programa de Doutorado Sanduíche no Exterior (PDSE/CAPES), Edital 17/2025, Processo nº 88881.218462/2025-01.

O segundo autor agradece o apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, pelas bolsas 305359/2021-5, 300500/2025-4 e 442182/2023-6; do Instituto Federal do Ceará (IFCE) pela Chamada Interna Simplificada PRPI/Apoio à Pós-Graduação aos Programas de Pós-Graduação Stricto Sensu; da Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FUNCAP), pelos projetos UNI-0210-00699.01.00/23, 07548003/2023 e Chamada 38/2022; do Instituto Italiano de Tecnologia (IIT) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.

Declaração de Disponibilidade de Dados

Os dados da pesquisa estão disponíveis no próprio texto do manuscrito.

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Editado por

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    27 Jul 2026
  • Data do Fascículo
    2026

Histórico

  • Recebido
    02 Jul 2025
  • Aceito
    16 Dez 2025
Creative Common - by 4.0
Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado.
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