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Quim. Nova, Vol. 37, No. 7, 1249-1256, 2014 Ed uc aç ão http://dx.doi.org/10.5935/0100-4042.20140211 *e-mail: nandacampos.mendonc@gmail.com USO DE DIAGRAMA V MODIFICADO COMO RELATÓRIO EM AULAS TEÓRICO-PRÁTICAS DE QUÍMICA GERAL Maria Fernanda Campos Mendonça*, Márcia Regina Cordeiro e Keila Bossolani Kiill Instituto de Química, Universidade Federal de Alfenas, 37130-000 Alfenas – MG, Brasil Recebido em 26/11/2013; aceito em 17/04/2014; publicado na web em 22/07/2014 USE OF MODIFIED V DIAGRAM AS A REPORT IN THEORETICAL AND PRACTICAL CLASSES OF GENERAL CHEMISTRY. In this article, we present data from a study in practical classes for General Chemistry. To this end, it was proposed to use a modified V diagram to replace traditional reporting. These reports consist of material commonly prepared in the subject, including introduction, materials and methods, results and discussion and conclusions. From the preparation of the modified V, the students were able to establish relationships between the theoretical and methodological aspects necessary for understanding the objects and events studied. Thus, student learning can be evaluated in light of the Theory of Meaningful Learning. Keywords: V diagram; experimentation; meaningful learning. INTRODUÇÃO A experimentação no ensino de Química vem sendo tema de muitos estudos da área, principalmente no que diz respeito ao papel que a mesma assume no processo de ensino e de aprendizagem. A experimentação pode assumir um papel de grande relevância na aprendizagem de ciências. Mas, para que isso seja possível, é neces- sário valorizá-la como um momento para a promoção da inter-relação entre os conhecimentos teóricos e práticos no processo de construção do conhecimento. Nesse processo, a ação pedagógica se faz neces- sária, uma vez que o experimento por si só pode não promover uma aprendizagem conceitual.1 A experimentação deve permitir que os alunos reelaborem seus conhecimentos, reflitam sobre os fenômenos químicos, de modo a serem capazes de criar modelos explicativos sobre as teorias, mediante o uso de uma linguagem que lhes é própria.2 Embora a experimentação não deva ser entendida como um momento de comprovação da teoria, vale destacar que a mesma não é ateórica. A relação existente entre a observação e a intepretação não é neutra. Isto é, a observação e a interpretação são indissociáveis e cada sujeito observa a partir de seu próprio conhecimento. Desse modo, aprender ciências requer compreender que a observação não é feita num vazio conceitual, uma vez que é orientada por um arcabouço teórico.3 Contudo, uma das maiores preocupações dos alunos, nos labo- ratórios de ciências, direciona-se para o registro das observações dos objetos ou dos acontecimentos, na transformação dos dados mediante tabelas, gráficos e outros e na obtenção de conclusões. Assim sendo, tais procedimentos são muitas vezes realizados, pelos estudantes, sem um real entendimento do porquê de estarem a fazê-los. Além disso, não buscam uma fundamentação teórica em termos dos conceitos, princípios e teorias que orientariam o entendimento das observações.4 Nesse sentido, pode-se dizer que os procedimentos que os alunos realizam em laboratório não estão orientados pelo arcabouço teórico que os cientistas utilizam em suas investigações. Assim, não há uma interação entre o pensamento e a ação, de modo que as atividades práticas realizadas dessa maneira são pouco significativas e até mesmo frustrantes. Isso pode ser superado quando os alunos compreendem como o conhecimento é construído, isto é, precisam adquirir uma aprendizagem do metaconhecimento.4 O uso do diagrama V auxilia os alunos na captação dos signi- ficados relativos aos objetos e aos acontecimentos investigados, na atividade prática. Além do mais, a partir da busca pela resposta à questão-foco proposta para a elaboração do Vê, os alunos são colo- cados em uma atividade reflexiva, estimulando uma aprendizagem significativa. Partindo-se desses pressupostos, este estudo buscou apresentar e avaliar uma proposta de modificação do diagrama V originalmente proposto por Gowin, a fim de potencializar o seu uso como relatório de atividades experimentais em aulas de Química Geral para revelar o processo de construção do conhecimento químico. Diagrama V O Diagrama V consiste em um instrumento proposto por D. B. Gowin em 1984, com base em um conjunto de cinco questões que, segundo o autor, poderiam ajudar os alunos a compreenderem melhor as investigações científicas. Essas questões ficaram conhe- cidas como “as cinco questões de Gowin”, as quais versam sobre as seguintes perguntas: (a) Quais são as questões-foco? (b) Quais os conceitos-chave? (c) Quais são os métodos usados para responder às questões-foco? (d) Quais as asserções de conhecimento? (e) Quais as asserções de valor?5 Pode-se dizer que as cinco questões de Gowin consistiram no “embrião” do Vê heurístico do conhecimento. A forma em V tem por objetivo enfatizar que a produção do conhecimento é revelada pela interação entre o domínio teórico-conceitual e o metodológico, locali- zados em lados opostos do Vê. A interação entre esses domínios leva à obtenção de algum juízo de conhecimento referente a determinados objetos ou acontecimentos, sobre os quais o conhecimento converge.6 A estrutura e os elementos que compõem o Vê estão apresenta- dos na Figura 1.7 O domínio teórico-conceitual localiza-se no lado esquerdo do Vê e é constituído pelos elementos visão de mundo, filosofia, teoria, princípios, constructos e conceitos. A partir dos conceitos, obtêm-se princípios e leis que, organizados, podem for- mar teorias. Essas apresentam determinados sistemas de crenças ou filosofias subjacentes.5 O lado direito corresponde ao domínio metodológico, sendo constituído pelos seguintes elementos: registros, transformações, juízos de valor e juízos cognitivos. Os registros dos eventos estudados Mendonça et al.1250 Quim. Nova são apresentados no lado direito, a partir dos quais se podem obter dados. As transformações desses mediante a elaboração de gráficos, de correlações e de categorizações, permitem a formulação de juízos cognitivos, isto é, respostas às questões-foco.5 Na base do Vê, encontram-se os objetos ou acontecimentos a serem estudados. Estes podem acontecer naturalmente ou serem provocados, de modo que se possam fazer registros dos mesmos. Tais elementos permitem ligar a nossa experiência a qualquer parte do universo, uma vez que tudo o que há no universo se trata de um acontecimento ou de um objeto.5 As questões-foco – questões básicas ou questões-chave – situam- -se estrategicamente no centro do Vê, por pertencerem a ambos os lados. Indicam o conjunto de juízos cognitivos que se deseja construir, quais os conceitos e princípios necessários para a investigação e deve sugerir o principal acontecimento de interesse que vai ser estudado e registrado.6 Aplicações do diagrama V em aulas teórico-experimentais O uso do diagrama V em aulas teórico-práticas vem sendo relata- do por diversos autores. Dentre as aplicações propostas, destacam-se aquelas referentes ao emprego do Vê como: a) alternativa aos relatórios tradicionais; b) ferramenta para análise do potencial do experimento para a aprendizagem dos alunos; c) estratégia para relacionar teoria e prática; d) instrumento avaliativo. Ao comparar a elaboração de relatórios tradicionais com os relatórios em “Vê”, Hilger; Oliveira e Moreira relatam que o uso destes últimos leva os estudantes a perceberem a relevância da previsão teórica em situações de laboratório. Em contrapartida, na forma tradicional, observa-se uma tendência dos alunos em forçar os dados experimentais, a fim de que possam comprovar as leis ou as suposições de regularidades, ainda que a natureza da atividade mostre o contrário.8 Pacheco e Damásio acrescentam que o uso do Vê como relatório induz os alunos a refletirem sobre suas práticas, de modo a adquiriremconsciência da relação existente entre os procedimentos metodoló- gicos e o aspecto conceitual-teórico.9 Oliveira, por sua vez, destaca que o Vê fornece indícios para possíveis modificações no roteiro e/ ou na metodologia utilizada nas aulas de laboratório.10 O uso do Vê pode potencializar os objetivos pretendidos com a realização de atividades experimentais, uma vez que mudanças significativas nas estratégias que os alunos utilizam para preparar, para executar e para elaborar o relatório são observadas. Segundo Hernández, tais mudanças são refletidas na capacidade que os alu- nos adquirem em identificar as dificuldades referentes aos aspectos teóricos envolvidos no estudo de um determinado evento. Assim, há uma melhor coordenação entre os estudantes quanto ao trabalho de laboratório e à possibilidade de revisarem os dados para a elaboração de conclusões.11 A aplicação do Vê como estratégia para relacionar teoria e prática foi citada por Cappelletto12 e Vieira; Michels e Damásio.13 Tais autores relatam que essa estratégia melhora a associação da prática laboratorial com o ensino teórico, pois o Vê apresenta grande potencial de mediação das aulas práticas, contemplando as funcionalidades do relatório. Segundo Cappelletto, o uso do Vê leva os alunos a compreenderem o que é ciência, o que é ser cientista e como o conhecimento é produzido.12 Vieira; Michels e Damásio acrescentam que algumas modificações podem ser realizadas no Vê, a fim de facilitar a elaboração do mesmo pelos alunos, já que estes podem apresentar dificuldades em compreender alguns de seus elementos.13 Outra aplicação do diagrama V em aulas teórico-experimentais refere-se ao seu uso como instrumento avaliativo. Garcia; Insausti e Merino afirmam que, se elaborado corretamente, o Vê pode revelar aos professores informações sobre a quantidade e sobre a qualidade das relações que os estudantes estabelecem entre o conhecimento que possuem e aquilo que executam. Além do mais, ao elaborar o Vê, o aluno é colocado em processo semelhante àquele realizado por um investigador. Assim, ele precisa rever, desenvolver e coordenar mentalmente as etapas que envolvem um trabalho experimental.14 De acordo com Sastre, Insausti e Merino, o Vê também pode informar aos alunos se a aprendizagem que estão adquirindo é coerente e significativa.15 A partir dessa breve revisão da literatura, percebeu-se que o dia- grama V consiste em uma ferramenta que ajuda professores e alunos a aprofundarem na estrutura de significado do conhecimento a ser construído em aulas teórico-experimentais. Vale resslatar, contudo, que a elaboração dos Vês pelos estudantes não é uma tarefa fácil, pois conforme relatado por Vieira e por Michels e Damásio, dificuldades refrentes à elaboração de alguns de seus elementos podem aparecer.13 Em um estudo realizado por Toigo e Moreira, algumas das dificuldades referentes à elaboração de Vês, de artigos científicos, foram identificadas, quando comparadas às elaborações em grupo ou individualmente. De acordo com os autores, as dificuldades manifestaram-se mais quando os alunos construíram diagramas V individualmente, observando-se diferenças significativas nos itens questão-foco; evento; registros e transformações. Uma possível explicação para tais dificuldades poderia ser a inexperiência dos alunos com a pesquisa científica. Muitas vezes, os alunos não per- cebem que o conhecimento é construído a partir da interação entre o pensar e o fazer.16 Os apontamentos de Toigo e Moreira sobre as dificuldades dos alunos em compreenderem como se dá a construção do conhecimento também podem ser aplicados a situações de laboratório. Segundo Hilger; Oliveira e Moreira, os alunos têm a tendência em ajustar os dados experimentais para comprovar a teoria.8 Isso indica que não há um entendimento de que o conhecimento é produzido pela interação entre os aspectos teóricos e metodológicos. Nesse sentido, o Vê pode ser utilizado com o objetivo de promover a superação dessas dificuldades. Com a revisão, percebeu-se também que o Vê é uma ferramenta flexível. Desse modo, algumas alterações podem ser realizadas, a fim de adequá-lo aos objetivos pretendidos, aumentando sua potencialidade. Figura 1. Estrutura e elementos do diagrama V Uso de diagrama V modificado como relatório em aulas teórico-práticas de Química Geral 1251Vol. 37, No. 7 Diagrama V modificado Com a finalidade de potencializar o uso do diagrama V para extrair os significados que os alunos atribuem aos objetos e acontecimentos investigados em aulas teórico-práticas de Química, propôs-se neste estudo a realização de algumas modificações no instrumento origi- nalmente proposto por Gowin. Tais mudanças foram as seguintes: a) Omissão dos elementos visão de mundo, filosofia e constructos, do lado esquerdo do “Vê”; b) Inserção do elemento modelo, no lado esquerdo do “Vê”; c) Inserção do elemento representação, no lado direito do “Vê”. A omissão dos elementos do lado esquerdo justificou-se por se tratarem de termos de pouco conhecimento dos alunos, já que não foram abordados no processo de ensino. Para a inserção dos elemen- tos modelo e representação, levou-se em consideração a natureza do conhecimento a ser avaliado (construção da curva de solubilidade) e o contexto de aplicação (ciência Química). Quanto ao conhecimento a ser avaliado, pode-se dizer que perfaz o entendimento dos modelos propostos pelos cientistas para explicarem o processo de dissolução. As explicações propostas no contexto da Química são essencial- mente abstratas. Por isso, os modelos permitem aos químicos, de certa forma, ter uma “visão” das entidades ou dos processos que se está investigando. Desse modo, os modelos favorecem os processos de raciocínio e a construção do conhecimento. Contudo, vale ressaltar que os modelos são simulações baseadas na realidade, não são o que eles representam.17 Os modelos são propostos com base nas propriedades do objeto- -modelo. Este é definido da seguinte forma: “[...] é uma representação de um objeto: ora perceptível, ora imperceptível, sempre esquemático e, ao menos em parte, convencional. O objeto representado pode ser uma coisa ou um fato. Neste último caso, teremos eventos-modelo.” (BUNGE, 2008, p. 22). Assim, qualquer representação esquemática de um determinado objeto pode ser considerada um objeto-modelo. A representação, por sua vez, pode ser pictórica ou conceitual. No primeiro caso, trata-se de um desenho e no segundo, de uma fórmula matemática, por exemplo.18 A estrutura do Vê, após as modificações sugeridas, está apresen- tada na Figura 2. TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA A construção do conhecimento químico, pelos estudantes, revelada a partir do diagrama V modificado, pode ser explicada pela Teoria da Aprendizagem Significativa proposta por Ausubel e ampliada por colaboradores. A ideia central dessa teoria é que o fator isolado de maior relevância para a aprendizagem significativa são os conhecimentos que os indivíduos já possuem. Tais conhecimentos devem estar disponíveis na estrutura cognitiva de forma clara, estável e diferenciada.19,20 A estrutura cognitiva pode ser entendida como o conteúdo total de ideias que um indivíduo possui sobre determinado conhecimento e sobre sua organização. Essa estrutura é adquirida por processos cognitivos, nos quais as novas ideias e informações serão aprendidas e retidas, se os conceitos relevantes estiverem disponíveis de forma estável e diferenciada na mente do aprendiz. 5-19 O processo de “ancoragem” da nova informação aos conhecimen- tos pré-existentes é dinâmico, de modo que ambos são modificados em decorrência da interação entre eles. Isso resulta na aquisição de novos significados, levando à ampliação e à diferenciação dos atri- butos da estrutura cognitiva.5 A aprendizagem é classificada por Ausubel e colaboradores em significativa e memorística. A aprendizagem significativa consiste naquela em que o significadodo novo conhecimento é adquirido a partir da interação da nova informação com determinados conhe- cimentos relevantes presentes na estrutura cognitiva do estudante. Tais conhecimentos são definidos como subsunçores (“âncoras”).19 A atribuição de significados só é observada na aprendizagem sig- nificativa, pois, na memorística, a aprendizagem da nova informação ocorre com pouca ou nenhuma interação com os subsunçores. Desse modo, oconhecimento adquirido memoristicamente encontra-se distribuído arbitrariamente na estrutura cognitiva. A aprendizegem memorística, contudo, é importante em alguns momentos do processo de aprendizagem, como por exemplo, na aqui- sição de subsunçores, contudo, quando estes estiverem disponíveis de forma clara, estável e diferenciada na estrutura cognitiva, deve-se priorizar a aprendizagem signifivativa.19 Estabelecendo-se uma relação entre a Teoria da Aprendizagem Significativa e o diagrama V, pode-se ressaltar que todos os elementos do Vê contribuem para a atribuição de significados ao conhecimento que está sendo construído. Os conceitos, por exemplo, auxiliam na seleção dos acontecimentos e dos objetos a serem investigados e dos registros a serem feitos. Caso os conceitos utilizados estejam inadequados ou incomple- tos, a construção do conhecimento ocorrerá com dificuldades. Se os registros forem insuficientes, não haverá fatos que possam ser trans- formados a ponto de produzirem juízos cognitivos. Isso revela que a atribuição de significado aos objetos e aos acontecimentos requer a integração entre os aspectos teórico-conceituais e os metodológicos.4 A construção do diagrama V exige esforço cognitivo, pois os estudantes precisam pensar, repensar e organizar suas ideias e a informação disponível. Essa organização ocorre de acordo com a estrutura cognitiva de cada um deles e, portanto, é uma construção única e própria. O Vê auxilia os alunos e os professores a aprofundarem na estrutura e no significado do conhecimento que estão buscando compreender (metaconhecimento). Além disso, permite incorporar novos conhecimentos à estrutura teórico-conceitual que o aluno possui, contribuindo para uma aprendizagem significativa, pois o estudante reconhece que há uma relação entre aquilo que ele já sabe e o conhecimento que está sendo produzido.6 O Vê permite aos alunos identificarem os principais conceitos e princípios envolvidos na construção de determinado conhecimento, bem como os conceitos que já conhecem e como estes se relacionam entre si e de que modo essas relações podem contribuir para a produ- ção de um novo conhecimento. Além da aprendizagem significativa de conceitos, o diagrama V possibilita uma aprendizagem significativa de como o conhecimento é construído.6 DESENVOLVIMENTO DA ATIVIDADE EXPERIMENTAL O estudo foi realizado com 16 alunos ingressantes em um curso de Química Licenciatura. A atividade de elaboração dos diagramas V ocorreu após a realização de uma atividade prática intitulada “Determinação da curva de solubilidade do nitrato de potássio”. Os Vês foram construídos em grupo de dois ou três alunos, sendo dois do primeiro tipo e quatro do segundo, mantendo-se aqueles grupos que trabalharam na realização do experimento. Antes da elaboração do Vê modificado, buscou-se apresentar Figura 2. Diagrama V modificado Mendonça et al.1252 Quim. Nova aos alunos o Vê originalmente proposto por Gowin, e orientá-los no processo de construção dos mesmos. Para isso, foram preparadas duas aulas de cinquenta minutos cada uma, nas quais se discutiram os significados dos elementos do Vê, da sua forma e da articulação entre os aspectos teórico-conceituais e metodológicos. Foram também compartilhados exemplos de diagramas V refe- rentes a conteúdos da área da ciência química, a partir dos quais se discutiu a natureza do conhecimento produzido. Após as considera- ções sobre a metodologia de elaboração dos Vês segundo o modelo proposto por Gowin, fizeram-se discussões sobre a inserção dos novos elementos e sua importância no processo de construção do conhecimento químico. Posteriormenete, iniciaram-se as atividades de elaboração do Vê modificado. O primeiro diagrama V modificado elaborado pelos estudantes referiu-se à atvidade prática em questão. O objetivo do referido expe- rimento foi coletar dados para a construção da curva de solubilidade do nitrato de potássio. O procedimento experimental consistiu em preparar, em tubos de ensaio, 8 soluções aquosas de nitrato de potássio com as seguintes massas - 5,0 g, 4,5 g, 4,0 g, 3,5 g, 3,0 g, 2,5 g e 2,0 g, 1,5 g. Após o preparo das soluções, as mesmas foram aquecidas em banho-maria até a dissolução do sal e, em seguida, resfriadas em tem- peratura ambiente até o início da cristalização do nitrato de potássio. As temperaturas nas quais se observou o início da cristalização foram anotadas para a confecção da curva de solubilidade. Para a elaboração do Vê modificado, foi proposta a seguinte questão-foco: “Como se comporta a solubilidade do nitrato de po- tássio em água, com a temperatura?”. A fim de auxiliar os alunos na elaboração do referido instrumento e de uma resposta à questão-foco, foram feitas algumas discussões teóricas referentes ao conceito de solubilidade. Tais discussões foram necessárias devido ao fato de que nenhuma abordagem teórico-conceitual havia sido realizada pelo professor antes, durante ou após a realização do experimento. As discussões teóricas abordaram sobre conceitos-chave, tais como solubilidade, curva de solubilidade, temperatura, coeficiente de solubilidade, polaridade e interações intermoleculares. Para isso, foram utilizados dois vídeos explicativos, um que abordou os con- ceitos de solução, solubilidade e curva de solubilidade,21 e o outro, que se referiu a uma animação do processo de dissolução do cloreto de sódio e água.22 Critérios de análise do diagrama V modificado Os critérios de análise dos diagramas V adotados neste estudo foram baseados naqueles propostos por Novak e Gowin e Gowin e Alvarez.4,23 Vale ressaltar, entretanto, que algumas modificações foram realizadas em decorrência das modificações feitas no Vê e da natureza das construções apresentadas pelos alunos, buscando, assim, não penalizar aquelas em que se evidenciaram erros conceituais. Os critérios de análise para cada um dos elementos do Vê modificado estão descritos na Tabela 1S (Material Suplementar). Para cada um dos elementos descritos na Tabela 1S, foi atribuída uma pontuação, cujos valores variavam entre 0,5, 1,0 e 1,5. A um único Vê modificado, pode-se atribuir um valor final máximo de 10 pontos. Valores menores do que este podem, entretanto, aparecer em decorrência da satisfação, ou não, dos critérios estabelecidos para cada um de seus elementos. A pontuação proposta para os diferentes elementos do Vê modifi- cado se deu com base na relevância dos mesmos para a avaliação da aprendizagem e segundo o grau de atividade cognitiva exigida para sua elaboração. Devido a esses motivos, atribuiu-se aos elementos conceitos, representação e juízos cognitivos, a maior pontuação, uma vez que a construção destes requer que os alunos identifiquem e re- presentem de forma sintética as relações existentes entre os conceitos e as proposições aprendidos. A elaboração da representação exigiu uma interpretação do mo- delo teórico descrito no elemento modelo. Para isso, foi necessária a compreensão dos conceitos e das proposições que exibem os signifi- cados dos objetos e dos acontecimentos estudados. A construção dos juízos cognitivos resultou do estabelecimento de relações entre os as- pectos teóricos e metodológicos, a fim de responder às questões-foco. As menores pontuações foram atribuídas aos elementos questão-foco, objetos/acontecimentos, registros e transformações. A questão-foco foi fornecida pelo professor, cabendo aos alunos apenas identificá-las. Os registros foram obtidos de anotações do caderno de laboratório. Quanto aoelemento transformação, coube aos alunos propor apenas uma organização dos dados, em tabelas, gráficos e outros. RESULTADOS E DISCUSSÃO A análise dos diagramas V modificados ocorreu com base nos critérios propostos na Tabela 1S, mediante os quais foram atribuídas pontuações a cada um dos elementos do “Vê”, conforme expresso na Tabela 1. Os resultados expressos na Tabela 1 indicaram que quatro dos seis Vês modificados apresentaram nota acima da média, ou seja, maiores que 6,98 e dois, abaixo da média. Nessas pontuações, têm-se subentendidos alguns princípios epistemológicos, como: Tabela 1. Pontuação dos diagramas V, referentes à atividade prática intitulada “Construção da curva de solubilidade do nitrato de potássio”, segundo os critérios de análise Elementos do “Vê” Grupo A (3 alunos) Grupo B (3 alunos) Grupo C (3 alunos) Grupo D (2 alunos) Grupo E (2 alunos) Grupo F (3 alunos) Questão-foco 0,5 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 Objetos/ acontecimentos 0,25 0,0 0,25 0,25 0,25 0,25 Conceitos 0,0 0,0 1,0 0,5 0,5 0,5 Teoria 0,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Modelo 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 0,5 Princípios 1,0 0 1,0 1,0 1,0 1,0 Registros 0,5 0,5 0,15 0,5 0,5 0,5 Transformações 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Representação 1,5 1,0 1,5 1,0 1,0 1,5 Juízos cognitivos 0,5 0,5 1,25 0,25 0,75 0,75 Juízos de valor 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 0,5 Pontuação final 5,75 4,75 9,15 7,25 7,75 7,25 Uso de diagrama V modificado como relatório em aulas teórico-práticas de Química Geral 1253Vol. 37, No. 7 a) apresentação de todos os elementos; b) estabelecimento de relações claras, compreensivas e coerentes, entre os elementos que constituem o Vê modificado. Uma porção expressiva do conhecimento deve incluir todos os elementos do Vê e ainda revelar como estes se relacionam entre si, de forma coerente, compreensiva e significativa. Assim, caso um dos elementos não seja elaborado, pode-se dizer que o conhecimento produzido ocorreu com falhas. Estas podem ser percebidas quando os conceitos-chave ou os princípios são omitidos; os registros não estão ligados claramente aos acontecimentos e aos objetos; os princípios e teorias não estão estabelecidos ou implícitos e os juízos cognitivos ligam-se de forma ambígua aos registros, aos princípios e aos demais elementos do lado esquerdo do Vê.4 Além das falhas mencionadas, puderam-se incluir aquelas rela- cionadas aos elementos que foram inseridos no Vê modificado, como o modelo e a representação. Logo, se os modelos descritos não forem consistentes com a teoria proposta, ou a representação for incoerente com o modelo ou com os objetos e com os acontecimentos, há indi- cativos de falhas na aprendizagem, pois muitas das explicações no âmbito do contexto químico se dão por meio de modelos propostos para os objetos e os acontecimentos, com base nas propriedades observadas para os mesmos. Desse modo, pode-se afirmar que a representação que uma pessoa faz de um dado objeto reflete o que ela conhece sobre o mesmo e permite, assim, obter informações sobre possíveis concepções alternativas.24 As concepções alternativas consistem em interpretações ina- ceitáveis de um dado conceito, porém isso não significa que sejam necessariamente errôneas do ponto de vista do senso comum. Entretanto, ao se tomar como base o contexto de ensino, pode-se considerá-las como errôneas, uma vez que não são compartilhadas pela comunidade científica.4 A primeira falha observada nos diagramas V modificados foi com relação à questão-foco. Embora esta tenha sido discutida com os alunos, em apenas dois diagramas V a mesma foi apresentada de forma completa pelos grupos A e C. Nos demais Vês modificados, a questão-foco foi expressa da seguinte forma: “Como se comporta a so- lubilidade do nitrato de potássio em água.”, excluindo um dos conceitos relevantes para a construção do referido conhecimento, a temperatura. Isso pode estar relacionado à incompreensão, por parte dos estudantes, da importância da questão-foco para a produção do conhecimento e/ou a dificuldades para identificar o objetivo pretendido com a atividade experimental, uma vez que é a questão-foco que aponta o fenômeno de interesse, ou que diz, em essência, o que foi investigado.5,6 Exceto em um dos diagramas V modificados, no qual os aconteci- mentos não foram apresentados, em todos os demais esses e os objetos identificados, foram semelhantes. O acontecimento foi definido como a formação e o desaparecimento de precipitado. Este consistiu no fenômeno observado no laboratório e esteve relacionado ao processo de obtenção de soluções saturadas. Os objetos identificados foram soluto, solvente e termômetro. A correção dos elementos do lado esquerdo do Vê modificado revelou que os vídeos contribuíram para elaboração dos elementos princípios, modelo e teoria. Os princípios apresentados pelo grupo E revelaram relações significativas entre os tipos de dissolução (endotérmica e exotérmica) com a variação da solubilidade dos sais com a temperatura, conforme pode ser observado no diagrama V modificado da Figura 3. Quanto à teoria e ao modelo, em todos os Vês modificados, exceto o do grupo A, não foi identificada uma teoria relevante, mas apenas a evidência do tema proposto para a elaboração do diagrama V mo- dificado, “solubilidade do KNO3”. Nos demais, a teoria identificada foi a cinético-molecular, discutida durante a animação que tratou do processo de dissolução do cloreto de sódio em água. A partir dessa teoria, os alunos descreveram o modelo de dissolução dos sais que, posteriormente, foi utilizado para propor uma representação para o processo dissolução do nitrato de potássio. Na descrição dos estu- dantes, percebeu-se que a explicação da solubilidade dos sais foi dada em termos dos conceitos de polaridade (natureza do soluto) e de interações intermoleculares. Com relação à descrição dos modelos em todos os Vês modi- ficados, esta foi condizente com a teoria proposta, mas, em alguns casos, observaram-se erros conceituais como, por exemplo, aqueles identificados nas construções dos alunos dos grupos A, B e F, apre- sentadas a seguir: “Quebra das pontes de hidrogênio, liberação de energia, e que- bra da molécula de KNO3, formando o cátion K + e ânion NO3 -, para que depois haja a interação entre as moléculas do KNO3 e os H2O.” (Grupo A) “A representação das interações moleculares e da energia associa- das à formação de uma solução diluída, onde primeiramente ocorre a separação de moléculas de soluto e, posteriormente, as moléculas de solvente se afastam e criam cavidades. Depois as moléculas de soluto ocupam as cavidades do solvente liberando energia.” (Grupo B) “Quebra das pontes de hidrogênio, liberação de energia, assim acontece a quebra da molécula de nitrato de potássio, formando K+ (cátion) e NO3 - ânion para que haja a interação com as moléculas de H2O.” (Grupo F) Nas descrições do modelo da dissolução do KNO3(s) em água, pelos alunos dos grupos A, B e F, observou-se um erro conceitual comum, a abordagem de compostos iônicos em termos de moléculas discretas. Essa concepção pode estar relacionada ao fato de que as representações do retículo cristalino não sejam muito comuns para a maioria dos estudantes, o que também contribuiu para a não dife- renciação entre os compostos iônicos e os covalentes.25 Outro ponto a ser destacado refere-se ao uso do conceito ponte de hidrogênio ao se fazer referências às interações intermoleculares da substância água. Tal abordagem pode estar relacionada ao emprego errôneo que se faz do referido conceito em alguns livros do ensino médio e superior. As interações observadas entre as moléculas da substância água são de natureza intermolecular, sendo correto tratá- -las como ligações de hidrogênio. Estas são definidas por Atkins e Jones como aquela formada por um átomo de hidrogênio que se posiciona entre dois átomos fortemente eletronegativos (O, N ou F). Já o conceito ponte de hidrogênio, diz respeito a uma interação de naturezainteratômica, na qual um átomo de hidrogênio fica entre dois outros átomos (caracteristicamente, átomos de boro) e um par de elétrons liga os três átomos.26 Figura 3. Diagrama V elaborado pelos alunos do grupo E referente à ati- vidade prática intitulada “Construção da curva de solubilidade do nitrato de potássio” Mendonça et al.1254 Quim. Nova Embora os alunos do grupo B tenham descrito o processo de dissolução do nitrato de potássio em água em termos da formação de cavidades, pode-se dizer que os mesmos compreenderam o processo de dissolução, em termos da quebra de interações entre as espécies químicas que constituem o solvente e aquelas que constituem o soluto, com posterior interação entre as espécies do soluto e do solvente. A natureza de tais interações e a natureza das ligações químicas entre as espécies que constituem o soluto e o solvente, contudo, não foram consideradas pelos alunos dos grupos A, B e F. Em relação aos demais grupos, atribuiu-se nota máxima ao modelo descrito, pois estes não apresentaram erros conceituais, como aqueles observados para os grupos A, B e F. Além do mais, a natureza das interações entre as espécies químicas do soluto e do solvente foram percebidas nas descrições do modelo dos grupos C, D e E, ainda que o texto do grupo C não tenha apresentado clareza semântica e que o termo ligação de hidrogênio tenha sido utilizado por alguns alunos. Os modelos elaborados pelos estudantes D e C estão apresentados na Figura 4 e o do Grupo E, na Figura 3. Vale destacar que os alunos dos grupos D e E aprofundaram um pouco mais nas explicações do processo de dissolução, ao relata- rem que as moléculas de água apresentam um polo positivo e um negativo, e interagem por “pontes de hidrogênio”, sendo estas as responsáveis pela interação das moléculas de água com os íons que formam o soluto. Contudo, não se observou uma explicação para o suposto “abandono” dos íons do soluto do retículo cristalino e suas dispersões para a massa líquida. Embora os fatores entrópicos e entálpicos como as energias de hidratação e solvatação não tenham sido discutidos com os alunos, o grupo C revelou que a solubilidade está relacionada com a “intensida- de” da interação entre as espécies químicas do soluto e do solvente. Assim, segundo eles, se a interação entre essas espécies químicas for maior do que aquela presente nas espécies soluto-soluto ou solvente- -solvente, haverá a solubilização do soluto no solvente. A “intensidade” da interação entre o soluto-solvente foi explicada em termos do conceito de polaridade. Para tal, fizeram uso do conceito de eletronegatividade. Assim, os estudantes do grupo C destacaram que a polaridade da molécula de água se deve à diferença de eletro- negatividade entre o átomo de oxigênio e de hidrogênio. As discussões apresentadas nos parágrafos antecedentes fornece- ram indícios da ocorrência de uma aprendizagem significativa, uma vez que os alunos conseguiram estabelecer relações entre os conceitos ensinados (solubilidade e dissolução) com aqueles que eles já pos- suíam em sua estrutura cognitiva (polaridade e eletronegatividade), atribuindo significado à nova informação. A aprendizagem significativa revela-se quando se possui a cons- ciência de que os elementos do lado esquerdo do Vê tem por objetivos orientar as ações do lado direito e promover a interação entre aquilo que os alunos já conhecem (lado esquerdo), e os novos conhecimentos que estão sendo produzidos (lado direito). Tal interação é mediada pelos acontecimentos e pelos objetos que são a base da produção de todo o conhecimento.4,5 Assim, para se ter um indicativo mais signifi- cativo da aprendizagem dos alunos, deve-se ter uma ideia das relações que os mesmos estabelecem entre os dois lados do Vê modificado. Ao comparar a descrição do modelo e a representação, observou- -se que a maioria dos grupos propôs o mesmo tipo de representação. Isso pode estar relacionado ao fato de que não foi proibido o contato entre os mesmos. No entanto, alguns erros conceituais foram identi- ficados. As representações dos alunos, para o processo de dissolução do nitrato de potássio em água, estão apresentadas na Figura 5. Na representação do grupo B, observou-se que os alunos demons- traram o processo de solvatação dos íons K+(aq) e NO3 - (aq) pela espécie química O-H ao invés de H-O-H. Essa representação forneceu indícios de que, no processo de dissolução, ocorre provavelmente a quebra de ligações covalentes da molécula de água, havendo uma confusão entre interações interatômicas e intermoleculares. Nos desenhos dos grupos D e E, os alunos representam o pro- cesso de solvatação do íon K+(aq) por apenas uma molécula de água, enquanto que o do íon NO3 - (aq) é solvatado por três moléculas de água agrupadas em uma região específica, nas proximidades do ânion. Em Figura 5. Representação do processo de dissolução do nitrato de potássio em água Figura 4. Descrição do modelo da dissolução de sais em água elaborado pelos alunos dos grupos D e C Uso de diagrama V modificado como relatório em aulas teórico-práticas de Química Geral 1255Vol. 37, No. 7 contrapartida, no desenho dos grupos A, C e F os íons NO3 - (aq) e K + (aq) foram solvatados por moléculas de água distribuídas ao redor dos mesmos, o que se aproxima do modelo de uma esfera de hidratação, embora tal conceito não tivesse sido trabalhado em sala de aula. Outro aspecto não trabalhado referiu-se ao número de moléculas de água que formam a esfera de hidratação. Esta pode variar de acordo com o tamanho e com a carga do íon. Ainda assim, observou-se na re- presentação do grupo A que o íon NO3 - (aq) foi rodeado por um número muito maior de moléculas de água, provavelmente pelo fato de este íon ser a espécie química mais volumosa quando comparada com o íons K+(aq). Pelo fato de esse conhecimento não ter sido considerado nas aulas, não serviu de juízo para a avaliação das representações. Por isso, os grupos receberam nota máxima para o referido elemento do “Vê”. Vale destacar que a geometria da molécula de água e a estrutura de Lewis do íon NO3 - (aq) estavam corretas. Para elaborar os registros, os alunos apenas transcreveram os dados do caderno de laboratório para o Vê modificado. Esses dados foram utilizados para a construção da curva de solubilidade do nitrato de potássio, expressa nas transformações. Os alunos não demons- traram dificuldades em constriur esses elemetos do Vê modificado. Partindo-se dos aspectos metodológicos citados no parágrafo anterior, e dos teóricos, os alunos elaboraram os juízos cognitivos. Entretanto, a relação observada entre tais aspectos foram percebidas apenas no Vê modificado do grupo C, em que os alunos utilizaram a curva de solubilidade que se apresentou crescente, Figura 6, para explicar que a dissolução do KNO3(s) em água é endotérmica. Para os alunos do grupo C, a dissolução aumenta com o aumento da temperatura, conforme expresso nos princípios. Porém, alguns erros conceituais foram observados, tais como considerar o nitrato de potássio como uma molécula e fazer uso da teoria cinético-molecular para explicar a quebra das ligações iônicas em termos da temperatura. Estas são rompidas não pelo efeito do calor, mas, sim, pela interação energeticamente favorável dos íons do retículo cristalino com as moléculas de água. Apesar dos erros conceituais observados no Vê modificado do grupo C, relatados no parágrafo anterior, pode-se dizer que os alunos buscaram construir o conhecimento pela integração dos aspectos teóricos e metodológicos. Gowin relata que existem dois aspectos envolvidos na elaboração de juízos cognitivos, as atividades concei- tuais e as metodológicas.6 Os juízos cognitivos elaborados pelo grupo D não levaram à resposta da questão-foco. Os grupos A e B apresentaram uma possí- vel resposta para a questão-foco, mas esta foi inconsistente com os registros e transformações. Já o Grupo E apresentou uma respostabaseada apenas nas transformações. Os juízos cognitivos elaborados pelos alunos dos grupos D, A e B estão apresentados a seguir e o do grupo E, pode ser visualizado na Figura 3. “Quanto maior a massa mais demorada é a dissolução e mais rápida a cristalização” (Grupo D) “O comportamento da solubilidade do KNO3 em H2O é uma dissolução endotérmica, pois com o aumento da temperatura os sais se solubilizam mais facilmente.” (Grupo A) “Quanto maior a temperatura e maior a quantidade de nitrato de potássio maior será a curva de solubilidade.” (Grupo B) De acordo com as análises dos juízos cognitivos, percebeu-se que os alunos apresentaram dificuldades em elaborar uma resposta à questão-foco. Isso pode estar relacionado ao fato de alguns grupos não terem apresentado a questão-foco no centro do Vê modificado da forma como proposta neste estudo, dificultando a identificação do evento estudado. Tal assertiva revela a relevância da questão-foco para guiar a metodologia e, finalmente, conduzir a um juízo cognitivo que representea a resposta à questão de investigação.6 Outro fator que pode estar associado às dificuldades dos alunos em elaborar os juízos cognitivos refere-se à não interpretação do gráfico da curva de solubilidade do nitrato de potássio em termos dos aspectos teóricos, já que a relação entre a solubilidade e a temperatura foi expressa de forma correta nos princípios. Ainda assim, pode-se dizer que a construção do Vê modificado contribuiu para revelar aos alunos como o conhecimento é produzido e levá-los a atribuir valor a esse conhecimento. Com relação aos juízos de valor, observou-se em todas as cons- truções uma interpretação dos resultados e de conclusões obtidos na investigação, com atribuição de um valor ao conhecimento construído. Este se referiu ao efeito da elevação da temperatura das águas do mar na formação dos corais, conforme discutido no vídeo. Contudo alguns erros conceituais foram percebidos para os grupos A, B e F, dentre os quais se destacaram os seguintes: a) descrever a solubilidade como uma dissolução endotérmica; b) considerar que o aumento da temperatura da água do mar leva a um desaparecimento dos sais; c) relatar que o aumento da solubilidade dos sais, em detrimento do aumento da temperatura prejudica a produção de sais. Com as análises dos Vês modificados, verificou-se que a cons- trução de alguns de seus elementos ocorreu de forma inadequada ou com erros conceituais. Isso permitiu identificar: a) incompreensão de certos conceitos químicos, como por exemplo, a diferença entre moléculas e compostos iônicos; b) dificuldades em elaborar determinados elementos do Vê modifi- cado, como por exemplo, as questões-foco e os juízos cognitivos; c) os significados que os alunos atribuíram ao conhecimento pro- duzido em laboratório, a partir das relações estabelecidas entre a nova informação e os conhecimentos preexistentes na estrutura cognitiva. CONCLUSÃO O uso do diagrama V modificado como relatório em aulas teórico- -práticas de química geral contribiu para que os alunos viessem a identificar quais teorias, modelos e princípios relacionam-se ao evento em estudo. Os entraves impostos pela construção inadequada da questão-foco e as dificuldades em interpretar a transformação dos dados, contudo, prejudicaram a elaboração de juízos cognitivos pertinentes à questão-foco. Ainda assim, o Vê modificado revelou os significados que os estudantes atribuíram aos objetos e aos aconteci- mentos estudados, como observado nas relações estabelecidas entre a descrição do modelo e a representação, por exemplo. Além do mais, trata-se de um instrumento avaliativo ao qual se pode atribuir uma pontuação. As dificuldades dos alunos quanto a determinados conceitos da ciência química e quanto à interação entre o conhecimento teórico e o experimental, revelados pela construção do Vê modificado, podem fornecer informações ao professor sobre as possíveis adequações do Figura 6. Curva de solubilidade do nitrato de potássio em água (elemento transformação) elaborada pelos alunos do grupo C Mendonça et al.1256 Quim. Nova roteiro experimental e da forma como a atividade foi desenvolvida, de modo que a mesma possa contribuir para a construção de uma aprendizagem significativa. Vale ressaltar que o sucesso da ferramenta é dependente da com- preensão dos alunos sobre o significado de cada um de seus elementos e do significado da articulação entre os mesmos para desempacotar o conhecimento. Desse modo, a utilização recorrente pelos alunos é um parâmetro que deve ser considerado para que os beneficios do Vê modificado sejam obtidos em sala de aula. MATERIAL SUPLEMENTAR A Tabela 1S, referente aos critérios de análise do diagrama V modificado utilizados neste trabalho, está disponível em http:// quimicanova.sbq.org.br, na forma de arquivo PDF, com acesso livre. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Capes pelo financiamento, à Universidade Federal de Alfenas e aos alunos do curso de Química Licenciatura que participaram da pesquisa. REFERÊNCIAS 1. Silva, L. H. A.; Zanon, L. B. Em Ensino de Ciências: fundamentos e abordagens; Schnetzler, R.P.; Aragão, R. M. R., eds.; CAPES/UNIMEP: Piracicaba, 2000, p.120-153. 2. 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Atkins, P.; Jones, L.; Princípios de Química: questionando a vida mo- derna e o meio ambiente, 3ª ed., Bookman: Porto Alegre, 2006. 166 Mapas conceituais e diagramas V: ferramentas para o ensino, a aprendizagem e a avaliação no ensino técnico Conceptual maps and V diagrams: as teaching,learning and evaluation tools in technical courses Sabrina Moro Villela Pacheco����, Felipe Damasio Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina (IF-SC), Araranguá, Santa Catarina, Brasil Resumo A existência de poucos relatos de tentativas de promoção da aprendizagem significativa de Ausubel na Educação Tecnológica e a busca de uma formação cidadã integrada à de um técnico motivaram o projeto apresentado neste trabalho. Para tentar alcançar estes objetivos foram usadas duas ferramentas baseadas na teoria de Ausubel: mapas conceituais e diagramas V. Os mapas conceituais foram utilizados como organizadores de conhecimento e para avaliação das aprendizagens e os diagramas V para potencializar as aulas de laboratório didático. O projeto ocorreu com alunos do campus Araranguá do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina em um curso da área do vestuário de nível pós-médio. Para acompanhar o desempenho dos alunos, e o quanto eles alcançavam a aprendizagem significativa, foram desenvolvidos protocolos de avaliação de mapas conceituais e diagramas V, que, junto com a explicação dos alunos, constituíam no instrumento de avaliação do projeto. Os resultados apontam que enquanto tomavam contato com as ferramentas, seus mapas conceituais e diagramas V fizeram crer em uma evolução gradual na estrutura cognitiva dos alunos em direção à aprendizagem significativa dos temas discutidos. Como asserção de valor deste estudo, podemos expor que a expectativa expressa na missão do IF-SC, de formar indivíduos capazes de exercer sua cidadania além de sua profissão, pode ser alcançada através da aprendizagem significativa, com o auxílio das ferramentas construídas para isso: os mapas conceituais e os diagramas V. © Cien. Cogn. 2009; Vol. 14 (2): 166-193. Palavras-chave: Ausubel; aprendizagem significativa; mapas conceituais; diagramas V; avaliação formativa; ensino técnico. Abstract Considering the very small amount of narrated attempts to promote meaningful learning, as Ausubel defined, this study aims to determine whether it is possible to implement, in technical high school courses from IF-SC (Campus Araranguá), strategies that facilitate this kind of learning. This study aims to determine whether it is possible to implement, in technical highschool courses from IF-SC (Campus-Araranguá), strategies that facilitate meaningful learning, as Ausubel defined it. The methodology employed was to use two well known tools which try to make this kind of learning viable: concepual maps and V diagram. The first one is used in order to organize knowledge and assessment of students and the second to boost the classes of laboratory teaching. The project involved students from a Ciências & Cognição 2009; Vol 14 (2): 166-193 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 14/01/2009 | Revisado em 03/07/2009 | Aceito em 13/07/2009 | ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 31 de julho de 2009 Artigo Científico 167 technical highschool course in clothing from IF-SC. Results indicate that as the students get in touch with these tools, their analysis suggest a gradual evolution in their cognitive structure towards meaningful learning of the issues discussed. As the value proposition of this study, we can point out that the expectation expressed in the mission of IF-SC, which is to train individuals capable of exercising their citizenship in addition to their profession, can be provided through meaningful learning, which in turn can be implemented through two tools built to achieve this type of learning: conceptual maps and V diagram. © Cien. Cogn. 2009; Vol. 14 (2): 166-193. Keywords: Ausubel; meaningful learning; conceptual maps; v diagram; forming evaluation; technical teaching. 1. Introdução O ensino científico e tecnológico tem tido sua rede ampliada nos últimos anos, sendo parte da estratégia adotada pelo governo federal de promover a inclusão social de uma parcela da população antes excluída. A Rede Federal de Educação Tecnológica, respondendo à demanda social, tem sido um dos seus grandes alicerces desta expansão, tendo por baliza a manutenção do nível de ensino das instituições integrantes da rede, ou ainda, em um cenário mais favorável, de um ganho de qualidade. Deve-se então procurar implementar propostas e estratégias de ensino/aprendizagem e de sua avaliação, na educação científica e tecnológica, permitindo sua qualidade ser ampliada. A formação de um técnico pode ser encarada como sendo, apenas, a de formar e qualificar profissionais para agirem dentro de seu futuro campo de atuação, nos mais diversos setores da economia. No entanto, os autores deste artigo concordam com a idéia, expressa claramente na missão do IF-SC, a de formar indivíduos capazes do exercício da cidadania, para além da mera atuação profissional. Também está expressa na missão da instituição o compromisso com o desenvolvimento e difusão do conhecimento científico e tecnológico. A necessidade de novas abordagens nesta modalidade de educação é corroborada quando se vislumbra a alteração dos Centros Federais de Educação Tecnológicas (CEFET) para Institutos Federais de Educação, Ciência e Tecnologia (IFET), conforme estabelece o Projeto de Lei Nº 3775/2008. Tal mudança prevê que estas instituições deverão ofertar um valor mínimo de 20% de suas vagas para cursos de licenciaturas, mantendo um mínimo de 50% para os cursos técnicos. No antigo CEFET/SC, atual IF-SC, encontra-se em fase de implantação alguns cursos de licenciaturas. O curso de Licenciatura em Ciências da Natureza, primeiro projeto em processo de operacionalização, está sendo implantado em três campi da instituição. Em São José, a oferta contempla a habilitação em Química e em Araranguá e Jaraguá do Sul a habilitação é em Física. Pelo colocado, pesquisadores das áreas de educação científica e tecnológica não podem se ausentar da tentativa de melhorar a qualidade do processo ensino/aprendizagem. A aprendizagem significativa, implementada em detrimento à aprendizagem mecânica, leva os alunos a uma reflexão maior acerca de vários aspectos envolvidos no seu processo de aprendizagem. O presente artigo relata o desenvolvimento de uma proposta na tentativa de melhorar a educação científica e tecnológica na busca da aprendizagem significativa na formação de um técnico possibilitando este exercer sua cidadania desta forma. 2. Teoria da aprendizagem significativa de Ausubel De acordo com Moreira (1999) pode-se considerar existentes três filosofias, ou sistemas de valores, subjacentes às teorias de aprendizagens: comportamentalismo, humanismo e cognitivismo. O comportamentalismo tem seu enfoque nos comportamentos Ciências & Cognição 2009; Vol 14 (2): 166-193 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 14/01/2009 | Revisado em 03/07/2009 | Aceito em 13/07/2009 | ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 31 de julho de 2009 168 observáveis e mensuráveis. Em outras palavras, na resposta do indivíduo ao receber determinados estímulos. Conforme essa visão, basta fornecer os estímulos adequados para obter a resposta desejada do indivíduo, não existindo preocupação com o processo mental entre o estímulo e a resposta (Oliveira, 1973). Entre as principais referências desta postura, pode-se citar B.F. Skinner. No humanismo, o importante é a autorrealização da pessoa para atingir o crescimento pessoal. O aluno não é visto apenas a partir de seu intelecto, mas como um todo, a incluir sentimentos, pensamentos e ações. Nesta filosofia, a aprendizagem não é vista somente como o aumento de conhecimento, mas sim como sendo algo capaz de influenciar nas escolhas e nas atitudes de quem aprende (Rogers, 1978). Entre as maiores referências do humanismo estão Carl Rogerse Paulo Freire. Por cognitivismo entende-se a postura filosófica com enfoque no ato de conhecer, no processo intermediário entre o estímulo e a resposta, nas cognições. No cognitivismo o interesse maior está no desvelamento dos processos mentais por meio dos quais se efetiva a distribuição de significados, a compreensão, transformação, armazenamento e uso das novas informações. Quando se admite a cognição ocorrendo como uma construção, chega-se ao construtivismo, consoante o qual o aluno deixa de ser visto como receptor passivo de conhecimento e passa a ser encarado como agente da construção da sua própria estrutura cognitiva (Piaget, 1976). O mais difundido autor construtivista é Jean Piaget. David Ausubel poderia ser enquadrado como um cognitivista/construtivista que desenvolveu estudos visando aplicações diretas para o processo ensino-aprendizagem em sala de aula. Formado em medicina, com especialização em psiquiatria, dedicou sua carreira à psicologia educacional. No enfoque ausubeliano, quando se trata de estrutura cognitiva, se entende como sendo todo conteúdo organizado das idéias de um indivíduo. Para Ausubel, a aprendizagem se dá na organização e integração das novas informações à estrutura cognitiva do indivíduo (Moreira, 1999). De acordo com Ausubel (1980), se pudéssemos apontar o fator isolado mais importante no processo ensino-aprendizagem, este seria o conhecimento prévio do aluno antes da instrução do professor. Cabe ao professor fazer o diagnóstico destas concepções prévias e preparar a instrução de acordo com tal levantamento. Novas informações poderão ser mais facilmente aprendidas e retidas, quando já existirem conceitos prévios na estrutura cognitiva do aluno e que sirvam de ancoradouro para os novos conceitos. A definição mais importante da obra de Ausubel é a de aprendizagem significativa. Segundo ele, é o processo no decorrer do qual uma nova informação interage com a estrutura cognitiva do indivíduo, onde esta nova informação se ancora nos conceitos pré-existentes. Na aprendizagem significativa, a estrutura cognitiva se modifica na medida do acréscimo de novos conceitos (Moreira, 2006). O outro tipo de aprendizagem definida por Ausubel é a mecânica, que ocorre quando as novas informações têm pouco ou nenhuma interação com as já existentes na estrutura cognitiva do aluno. Todavia, este tipo de aprendizagem não deve ser descartado do processo educativo, por se colocar em um contínuo com a aprendizagem significativa. A aprendizagem mecânica é desejável, se não necessária, quando da introdução de um novo campo conceitual, acerca do qual os alunos não dispõem de concepções prévias. Nesses casos, estes primeiros conceitos devem ser aprendidos de maneira mecânica. Uma vez a estrutura cognitiva do aluno esteja municiada com os conceitos subsunçores para as novas se ancorem, deve-se privilegiar a aprendizagem significativa (Moreira, 2006). Para ocorrer a aprendizagem significativa, além de os alunos terem os conhecimentos prévios necessários para haver a ancoragem dos novos conceitos, devem ser satisfeitas outras duas condições, simultaneamente: o material instrucional (aulas e textos, por exemplo) deve ser potencialmente significativo, ou seja, relacionável à estrutura cognitiva do aluno; e, ainda, deve existir disposição por parte do aluno para aprender os novos conceitos, porque, se sua Ciências & Cognição 2009; Vol 14 (2): 166-193 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 14/01/2009 | Revisado em 03/07/2009 | Aceito em 13/07/2009 | ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 31 de julho de 2009 169 intenção for de memorizar os conteúdos de maneira mecânica, o fato do material ser potencialmente significativo não o impedirá meramente de decorar, mesmo sem compreender (Moreira, 1999). 3. Mapas conceituais Os mapas conceituais foram inicialmente desenvolvidos por Joseph Novak na década de 1970, na Universidade de Cornell, nos Estados Unidos. Devido ao seu uso ser frequente e diversificado, uma definição rigorosa de mapa conceitual seria irresponsável. Grosso modo, poderíamos chamá-los de diagramas de conceitos com suas relações e hierarquia explicitadas (Moreira, 1992). Conceitos são usados aqui como sendo rótulos representantes de regularidades em acontecimentos, objetos e registros. Tais rótulos podem ser palavras ou símbolos. (Ruiz-Moreno et al., 2007). Nestas ferramentas pode-se representar desde a estrutura hierárquica de uma área do conhecimento, como a Física ou a Química, até capítulos de livros sobre um tema específico, como chuva ácida ou diodos. Um exemplo destes diagramas de conceitos, que podemos chamar de mapa conceitual, é representado na figura 1. A abordagem feita se refere aos conceitos de teorias de aprendizagem discutidos na anteriormente. Figura 1 – Mapa conceitual construído por Felipe Damasio sobre teorias de aprendizagem. Os mapas conceituais podem ter uma, duas ou três dimensões. Aqueles que apresentam uma dimensão não podem ser considerados mapas ricos, pois nada mais são além de uma lista de conceitos dispostos na vertical ou na horizontal. Os de três ou mais dimensões têm sua visualização e construção inviáveis, por abarcarem muitas variáveis. Devido a estes fatores, se considera, neste trabalho, assim como aconselham estudiosos do tema (Moreira, 2006), os mapas devendo ser construídos em duas dimensões, por ser sua elaboração mais viável e por poderem representar, de maneira adequada, as relações e a hierarquia entre os conceitos. Mapas conceituais revelam como cada um dos aprendentes estrutura seu conhecimento em relação ao conteúdo de estudo. Por isso, não existe apenas um único mapa correto, mas convivem infinitas possibilidades de hierarquizar e relacionar os conceitos sob foco. Talvez por isso, quando dois especialistas de uma área constroem mapas sobre sua área, muito provavelmente, os mapas não serão iguais. Dois mapas diferentes, sobre o mesmo assunto, Ciências & Cognição 2009; Vol 14 (2): 166-193 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 14/01/2009 | Revisado em 03/07/2009 | Aceito em 13/07/2009 | ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 31 de julho de 2009 170 estruturados por indivíduos distintos, podem estar igualmente corretos (Moreira, 1992). Os mapas conceituais podem representar um instrumento de monitoramento do logro ou não da tentativa de promover a aprendizagem significativa, e favorecem a prática docente centrada na mediação pedagógica (Ruiz-Moreno et al., 2007). Orientação sobre como se construir mapas conceituais pode ser encontrado na literatura, como em Moreira (2006), Tavares (2007) e Ruiz-Moreno e colaboradores (2007). Os autores deste artigo consideram que os mapas devam conter os conceitos gerais e mais específicos representados de maneira hierarquizada, suas relações devam ser explicitadas e a clareza do mapa deve ser a maior possível para o leitor. Os mapas conceituais podem ser adotados como estratégia de ensino, ao serem usados como ferramentas para organizar e comunicar conhecimentos, o professor pode utilizá-lo para introduzir conceitos, realizar novas sínteses e no processo de avaliação (Ruiz-Moreno et al., 2007). Ainda ao preparar um mapa acerca do conteúdo lecionado, explicita a hierarquia e ligações entre os conceitos quando eles são apresentados ao alunos. No entanto, o mapa não dispensa a explicação do professor, os mapas devem ser explicados por seus autores (Moreira, 1992). A construção de mapas pode ser realizada diretamente pelos alunos, o que permite acompanhar o processo ensino-aprendizagem (Ruiz-Moreno et al., 2007). Outra possível utilização dos mapas está no processo avaliativo. Todavia, é fundamental lembrar que tal estratégia deve estar sempre centrada no aluno. A validade do mapa como ferramentaavaliativa decorre de permitir ao professor e ao aluno constatarem como este – o aluno – está organizando ou reorganizando sua estrutura cognitiva em face dos novos conhecimentos. Durante a construção do mapa pelo aluno, o professor pode intervir em tempo real auxiliando-o na superação de equívocos e dúvidas, por sua vez, o aluno poderá identificar aspectos nodais em sua aprendizagem, bem como, poderá desenvolver habilidades e competências. Estas avaliações não são necessariamente verificadoras, podem ser também instrumentos compromissados com uma avaliação formativa, principalmente em decorrência da possibilidade de efetivar uma aprendizagem significativa. Com a explicação do mapa pelo aluno é possível aferir, com alguma propriedade, a maneira como o conteúdo lecionado está organizado na sua estrutura cognitiva naquele momento. O próprio aluno, durante a explicação, por interagir com o professor e colegas, pode perceber conceitos relevantes antes ignorados e, ainda, pode reconhecer relações negligenciadas e percebidas como relevantes durante a própria explanação. Outra possível vantagem da implementação dessa ferramenta avaliativa consiste na não penalização do erro, afinal o erro passa a ser considerado como um sinalizador dos processos cognitivos vivenciados pelo educando, e, assim, a preocupação volta-se para a apreciação e análise da evolução dos mapas construídos ao longo do processo pelo aluno, de modo que o foco incide na melhora dos mapas pela ampliação da compreensão das relações entre os conceitos e aprofundamento de suas definições. Uma autoavaliação, por parte do estudante, pode ser alcançada ao se tentar construir os mapas conceituais. Quando ele percebe uma dificuldade exacerbada em sua construção, poderá chegar à conclusão que não teve a aprendizagem desejada sobre os conteúdos discutidos. À medida da diminuição desta dificuldade na construção, o próprio aluno perceberá sua evolução conceitual sobre os assuntos abordados. Mesmo o aluno não construindo seus próprios mapas, o professor pode construí-los partindo de dados de provas escritas ou entrevistas. Estes mapas construídos pelo professor o auxiliarão na visualização da estrutura cognitiva do aluno e, desta forma, ser-lhe-á possível avaliar de maneira mais apropriada a evolução conceitual e refletir se suas estratégias estão ou não sendo bem sucedidas (Moreira, 1992). Utilizando-se mapas conceituais no processo ensino- aprendizagem, pode estar se constituindo um caminho para práticas docentes norteadas pela autoria, autonomia e co-responsabilidade, além de avanços e conquistas no percurso de Ciências & Cognição 2009; Vol 14 (2): 166-193 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 14/01/2009 | Revisado em 03/07/2009 | Aceito em 13/07/2009 | ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 31 de julho de 2009 171 aprender, ensinar e formar (Ruiz-Moreno et al., 2007). Para levantar as concepções prévias, como Ausubel nos aconselha, os mapas podem se configurar em uma importante ferramenta, apesar de, provavelmente, não representarem de maneira precisa este conhecimento prévio, mas configuraram-se em uma boa aproximação. Pode-se também acompanhar a evolução conceitual dos estudantes ao longo da instrução com o auxílio de mapas. Para esta abordagem, deve-se solicitar mapas em diferentes momentos durante o período de desenvolvimento do conteúdo, com a comparação destes, averiguar a evolução da estrutura cognitiva do aluno, se os mapas forem ficando cada mais sofisticados, pode-se concluir que a evolução conceitual foi alcançada. O processo de avaliação de mapas conceituais envolve critérios que muitas vezes não são quantitativos, e não deve prescindir da explicação de seu autor (Moreira, 2006). Existem, no entanto, algumas propostas para critérios objetivos de análise, como a de Ruiz-Moreno e colaboradores (2007), onde são três pontos que devem ser levados em consideração: 1. Conceitos: quantidade e qualidade e seu nível de hierarquização; 2. Inter-relações entre conceitos: número de linhas de ligação entre os conceitos e de proposições entre eles; 3. Estrutura do mapa: presença ou não de relações cruzadas que mostrem se o mapa é sequencial ou em rede. 4. Diagrama V Os diagramas V foram inicialmente propostos por Gowin como instrumento para análise de artigos, livros, entre outros, com a intenção de “desempacotar” o conhecimento neles contido. Na visão de Gowin, o processo de pesquisa leva à tríade: evento-fato-conceito (Moreira, 1997). Uma possível visualização desta tríade e da relação entre os elementos constitutivos está representada na figura 2. Quando se comparam os diagramas V com outras ferramentas de análise, percebe-se que eles levam vantagem em sua capacidade de síntese (Rosa, 2009). O formato V permite visualizar a ligação entre um evento de pesquisa, seu domínio conceitual e os resultados. Na Figura 2, podemos ver a existência de uma questão bem ao centro, orientadora do evento da pesquisa, este poderia ser a metodologia descrita neste artigo ou a realização de um experimento em um acelerador de partículas. Em um dos lados, são consignadas as informações existentes antes do evento de pesquisa, assim, nesse campo são explicitados os princípios e as teorias orientadores do estudo, os sistemas conceituais e conceitos, além de um paradigma mais amplo a embasar o pesquisador, o qual se convencionou chamar de Filosofia. No outro lado, está o fato gerador do evento da pesquisa, seus registros, dados, as transformações dos dados e as asserções de conhecimento e de valor. As asserções de conhecimento são o produto da pesquisa (resposta a questão levantada bem ao centro do V), e a asserção de valor se refere à relevância do resultado da pesquisa em questão (Moreira, 1997). A base dos diagramas V está na crença de que todo material instrucional está formado sobre uma rede de significados envolvendo os conceitos, as teorias, os eventos, as questões, os dados, sua análise e interpretação, formando através desta rede asserções de conhecimento e valor. O papel do digrama V é explicar toda esta relação de maneira sucinta (Rosa, 2009). O diagrama representado na figura 2 é conhecido como V de Gowin ou V epistemológico (Damasio e colaboradores, 2009). A ligação no V é explicitada, pois a pesquisa (lado direito) é guiada pelo existente antes dela (lado esquerdo). Tal pesquisa pode gerar novos conceitos, teorias ou princípios, ligando novamente os dois lados do V. O fato da questão estar no centro do diagrama mostra como ela integra e relaciona seus dois polos, Ciências & Cognição 2009; Vol 14 (2): 166-193 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 14/01/2009 | Revisado em 03/07/2009 | Aceito em 13/07/2009 | ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 31 de julho de 2009 172 entretanto, ela é o ponto central do projeto de pesquisa (Moreira, 2006). Figura 2 – Diagrama V (Damasio et al., 2009) Uma das possíveis utilizações do diagrama V reside na análise de currículo, sendo este termo definido segundo Gowin, como sendo de asserções de conhecimentos e de valor sob análise conceitual e pedagógica (Moreira, 1997). O currículo, na visão de Gowin, está documentado na forma de livros, artigos, ensaios, entre outros, tais podem ser chamados de materiais curriculares. Conforme o autor (Gowin, 1981), o currículo deve ser analisado de maneira minuciosa e crítica, potencializando sua utilização de maneira instrucional. Um exemplo desta abordagem do V de Gowin, como análise de um material instrucional é feita na figura 3, relata a pesquisa deste artigo. Um importante auxílio que pode ser prestado pelos diagramas V, se refere a fase de planejamento de um curso, aula expositiva, experimento entre outros. O professor pode usar o diagrama V para esclarecer a relaçãoentre o domínio conceitual do evento planejado e de sua metodologia (Rosa, 2009). Outra possível alternativa de utilização dos V se refere ao processo avaliativo, tal qual o mapa conceitual, o uso de diagramas V, neste processo, não tenderá a fazer da avaliação um processo verificador ou de diagnóstico, pois implica conhecer as condições atuais e reais do aprendente, de forma a favorecer-lhe avanços e superações – as intervenções do professor ou autorregulações dos alunos podem ocorrer em tempo real – por efetivarem-se concomitantemente ao levantamento de dados na prática avaliativa e sua análise. Ao ocorrer em tempo real, não deixa para depois a superação e a aprendizagem, ao favorecer a confrontação, a experimentação, a reflexão, propicia uma apropriação mais significativa dos novos conceitos. Nesta alternativa, os alunos terão de refletir e procurar relações entre a tríade evento-fato-conceito para a produção de seu diagrama V, sendo assim, pode-se esperar a aprendizagem significativa tendo maiores chances de ser implementada em comparação a Ciências & Cognição 2009; Vol 14 (2): 166-193 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 14/01/2009 | Revisado em 03/07/2009 | Aceito em 13/07/2009 | ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 31 de julho de 2009 173 testes objetivos ou na resolução de exercícios com a tendência de avaliar apenas o conhecimento que, por sua vez, pode ser aprendido mecanicamente (Moreira, 2006). Figura 3 – Diagrama V elaborado por Sabrina Moro Villela Pacheco sobre o presente artigo. Outra utilização dos diagramas V se refere às aulas de laboratórios didáticos, conforme estudo feito por Jamett (1985). Na pesquisa apresentada neste artigo, os diagramas V foram utilizados de maneira a potencializar os laboratórios didáticos na busca de uma aprendizagem significativa em um curso técnico, analisando se tais práticas logravam este objetivo. Outra possibilitada sugerida por Rosa (2009) é a substituição de relatórios referentes à experimentos em aulas de laboratório didático por diagramas V. Uma adaptação do diagrama V de Gowin é relatada por Araújo e colaboradores (2006) e se refere à análise crítica de modelagens e simulações computacionais. Tal V adaptado é chamado pelos autores de diagrama AVM. Esta adaptação não é utilizada em nossa pesquisa, porém a sua citação se faz relevante no sentido de mostraros diagramas V sendo utilizados em ambientes nos quais Gowin originalmente não previra e em algum que não poderia antever como no caso dos diagramas AVM. 5. Revisão bibliográfica Existem relatos de utilização dos mapas conceituais e dos diagramas V na tentativa de promover a aprendizagem significativa e alguns outros sobre o uso de mapas conceituais como organizadores de certa área de conhecimento. O uso de mapas conceituais encontra-se atualmente mais difundido em relação aos diagramas V, o motivo desta preferência foge do escopo deste trabalho, mas configura uma questão interessante de investigação. O objetivo desta revisão é citar alguns trabalhos que utilizaram estas ferramentas na tentativa de promover a aprendizagem significativa no processo ensino-aprendizagem em Ciências da Natureza dentre os trabalhos encontrados na literatura. A sugestão de uso de mapa conceitual como organizador de conhecimento no ensino de Ciências remonta à década de 1980, como nos esclarece Moreira (1989). O autor dedica este trabalho, à hoje chamada Física do século XX, incluindo, entre outras, a Relatividade de Ciências & Cognição 2009; Vol 14 (2): 166-193 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 14/01/2009 | Revisado em 03/07/2009 | Aceito em 13/07/2009 | ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 31 de julho de 2009 174 Einstein e a Mecânica Quântica. Outra importante área da Física do século XX é a de Física de Partículas. No trabalho é relatado que em uma conferência no Fermilab, em 1988, teve-se como resultado um grande pôster contendo as informações relevantes desta teoria. Apesar de reconhecer a qualidade deste material, o autor considera, devido às muitas informações, ele tenha ficado denso demais e sugere o uso de dois mapas conceituais construídos por ele e por outro pesquisador como alternativas mais viáveis no ensino deste campo conceitual. O fato de o mapa conceitual proposto ter uma estrutura hierárquica mais bem definida conferiu-lhe certa vantagem em seu uso como instrumento didático. Esta vantagem pode ser explicada pelo fato do mapa afigurar-se um facilitador da organização cognitiva do estudante, ao enfatizar os conceitos da área e evidenciar as suas relações. É destacado, no entanto, que o uso de mapas conceituais como ferramenta didática não é suficiente, é necessário a sua explicação. Uma proposta de estratégia incluindo o uso de mapas conceituais é apresentada por Tavares (2008). A estratégia busca promover a integração entre animações interativas e os mapas conceituais. Para o autor, as animações interativas se constituem em uma etapa intermediária entre as concepções prévias dos alunos, em um determinado campo conceitual, e o conhecimento final pretendido. Esta ferramenta pode atuar como facilitador de aprendizagem, por promover a interatividade, vista como importante fator de ajuda na superação das dificuldades do processo ensino-aprendizagem. De acordo com Tavares, um determinado conteúdo didático pode ser estruturado pela utilização de diferentes estratégias instrucionais. Todavia, a forma de texto é identificada pelo autor como sendo a mais utilizada atualmente. Em um meio eletrônico, o autor chama a atenção que os textos não devem ser longos, por razões culturais e até ergométricas. Na estratégia proposta neste trabalho, é sugerida a tríade texto/mapa conceitual/animação interativa, de forma a promover aprendizagem autônoma pelos estudantes. Os mapas e os textos sobre um determinado tema, seriam previamente elaborados por especialistas da área. Na proposta, o primeiro contato dos estudantes com o novo campo de conhecimento ocorreria pela leitura do texto ou do mapa conceitual e, a partir daí, eles tomariam contato com as animações interativas referentes ao tema abordado no texto ou mapa conceitual. Em um segundo momento, os alunos produziriam seus próprios mapas conceituais e suas animações interativas. Outra possibilidade de uso dos mapas conceituais é apresentada no trabalho de Amoretti e Tarouco (2000), que ilustram a possível identificação dos processos cognitivos implicados na construção dos conceitos e as possíveis contribuições que os alunos podem fazer intervindo nos mapas de seus colegas através do respaldo de um ambiente colaborativo suportado pelo software Cmaptools. Segundo os autores através da construção colaborativa é possível verificar correlações existentes entre os conceitos, evidenciando uma espécie de coesão entre os mapas e a presença de esquemas mentais comuns a um determinado grupo social. Uma experiência com uso de mapas conceituais, na expectativa de viabilizar a aprendizagem significativa, é relatada por Mendonça e colaboradores (2007). Tal pesquisa transcorreu em uma escola pública localizada na zona rural da cidade pernambucana de São João. A faixa etária dos alunos envolvidos no estudo variava de 9 a 17 anos, todos participando de sala multisseriada da Educação Básica. O processo se deu em cinco etapas. Na primeira, a professora tentou facilitar o entendimento da definição de conceito por seus alunos. Leituras eram indicadas a eles e eram orientados a anotassem os conceitos julgados como sendo os conceitos-chave, gerais e específicos. Na segunda iniciou uma abordagem visando identificar as concepções prévias dos alunos sobre o tema específico “água”. Foi apresentado, pela professora – única responsável pela regência da turma – aos alunos, um
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