universidade federal de sergipe · both the conceptual formation of licenciandos, as in teaching....
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CAMPUS UNIVERSITÁRIO PROF. JOSÉ ALOÍSIO DE CAMPUS
PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA –
NPGECIMA
REFLEXÕES SOBRE AS CONTRIBUIÇÕES DO ESTUDO DOS MODELOS
MENTAIS DE EQUILÍBRIO QUÍMICO NA FORMAÇÃO DE PROFESSORES DE
QUÍMICA
ANA CARLA DE OLIVEIRA SANTOS
SÃO CRISTÓVÃO
2014
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ANA CARLA DE OLIVEIRA SANTOS
REFLEXÕES SOBRE AS CONTRIBUIÇÕES DO ESTUDO DOS MODELOS
MENTAIS DE EQUILÍBRIO QUÍMICO NA FORMAÇÃO DE PROFESSORES DE
QUÍMICA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação
em Ensino de Ciências Naturais e Matemática -
NPGECIMA da Universidade Federal de Sergipe como
parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em
Ensino de Ciências Naturais e Matemática na área de
Currículo, Didáticas e Métodos de Ensino das ciências
Naturais e Matemática.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Marlene Rios Melo
SÃO CRISTÓVÃO
2014
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FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
S237r
Santos, Ana Carla de Oliveira. Reflexões sobre as contribuições do estudo dos modelos mentais de equilíbrio químico na formação de professores de química / Ana Carla de Oliveira Santos; orientadora Marlene Rios Melo. – São Cristóvão, 2014.
139 f. : il.
Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências Naturais e Matemática)–Universidade Federal de Sergipe, 2014.
1. Química – Estudo e ensino. 2. Professores - Formação. 3. Aprendizagem. 4. Cognição. I. Melo, Marlene Rios, orient. II. Título
CDU 371.13:54
4
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Aos meus pais, pelo sonho compartilhado, pelo desejo de
me ver crescer profissionalmente e como pessoa, pelo
apoio, pela paciência, pelos ensinamentos que me
encorajaram a chegar até aqui e principalmente pelo amor
a mim dedicado durante toda a minha vida.
Continuaremos sempre juntos, de mãos dadas
compartilhando novos sonhos e realizações. Amo muito
vocês.
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AGRADECIMENTOS
A Deus, pela infinita bondade e amor, fonte inesgotável de força, por me dá força, coragem,
por iluminar meus pensamentos e nunca me desamparar, me fazendo acreditar na realização
desse um sonho.
A minha mãe Maria, pelo infinito amor dedicado a mim em todos os momentos desde os mais
serenos até os mais intranquilos, estando sempre ao meu lado, me dando força e coragem para
seguir em frente, vibrando comigo a cada conquista e a cada vitória, te amo, obrigada por
tudo.
Ao meu pai José, pelos inúmeros conselhos que não me deixaram desistir, pela confiança em
mim depositada, pelo carinho e pela atenção, sempre apoiando as minhas decisões e por me
permitir ouvi-lo dizer ”tenho muito orgulho da minha princesa”, eu te amo muito, obrigado.
A professora Dr.ª Marlene Rios Melo, por ter me orientado neste trabalho, pelas infinitas
conversas, conselhos e pela generosidade em me ensinar tantas coisas. Muito obrigada pela
paciência, por acreditar em mim e pelo companheirismo durante toda essa jornada, que tenho
certeza, não acaba por aqui.
Ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática que me possibilitou
aprender com seus saberes e experiências profissionais, num compromisso com a qualidade
da educação.
A Prof.ª. Msc. Djalma Andrade, por ter me inserido na pesquisa, despertando em mim o
interesse por esse mundo tão complexo, pelas orientações que me fizeram crescer como
estudante e como pesquisadora, pela generosidade e simplicidade em que compartilhava seus
conhecimentos, serei eternamente grata.
A minha amiga Tatiana Andrade, companheira de todas as horas e jornadas, que possamos
continuar sempre juntas enfrentando novos desafios.
Aos meus amigos, por entenderem minha ausência em muitos momentos e por torcerem
sempre por mim.
A minha família, pelo imenso carinho e apoio.
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Aos colegas de mestrado, pela troca de conhecimento e aprendizado, pelo companheirismo na
socialização dos nossos saberes.
A CAPES, pela concessão da bolsa de estudos.
A professora Dr.ª Luísa Trombeta, pela generosidade e paciência comigo, pelas críticas e
contribuições valiosas que contribuíram significativamente para a melhoria deste trabalho,
muito obrigada.
Ao professor Dr. Edson José Wartha, pelas contribuições e sugestões auxiliando na melhoria
dessa pesquisa, muito obrigada.
A professora Dr.ª Simone Alves de Assis Martorano por aceitar participar desta etapa
acadêmica, com valiosas contribuições e imensa generosidade, compartilhando comigo seus
conhecimentos..
Aos licenciandos que concordaram em participar desta pesquisa.
A todos, que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho, o meu
muito obrigado!
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“Educador ensina, e quando ensina aprende. Educador ensina a
pensar, e enquanto ensina sistematiza e apropria-se do seu pensar.
Pensar é o eixo da aprendizagem”.
(Madalena Freire)
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RESUMO
Esta investigação tem como objetivo identificar os possíveis modelos mentais apresentados
pelos estudantes da licenciatura em Química da Universidade Federal de Sergipe (UFS), sobre
o conteúdo de Equilíbrio Químico bem como, compreender os elementos e caminhos
utilizados por esses licenciandos na construção de seus modelos mentais e como o
reconhecimento desses auxiliam no processo tanto da formação conceitual dos licenciandos,
quanto na pedagógica. A pesquisa foi desenvolvida com licenciandos de duas diferentes
turmas do curso de Química licenciatura da instituição, Estágio Supervisionado para o Ensino
de Química e Metodologia e Instrumentação para o Ensino de Química, nos semestres de
2012/2 e 2013/2 respectivamente, contabilizando 47 licenciandos de um total de 60
licenciandos matriculados. Nesta pesquisa averiguamos os possíveis modelos mentais
formados pelos licenciandos na tentativa de explicar um dado fenômeno ou situação, buscou-
se através de uma determinada situação de equilíbrio, entender como ocorre à compreensão
dos conceitos científicos pelos licenciandos e através das explicações dadas ao fenômeno
observado, da interpretação dos dados obtidos e dos modelos expressos pelos licenciandos,
identificar os possíveis modelos mentais, e ainda compreender os caminhos utilizados para a
construção desses possíveis modelos mentais. O referencial teórico adotado é a Teoria dos
Modelos Metais interpretada por Moreira (1996) e dos pressupostos adotado por Justi (2010)
na compreensão dos diferentes tipos de modelos, incluindo os modelos mentais, que são de
fundamental relevância para o desenvolvimento do processo de ensino e aprendizagem. A
Teoria de Modelos Mentais, de forma geral se propõe a estudar o cognitivo dos indivíduos, ou
seja, como o pensamento humano trabalha e desenvolve seus raciocínios, portanto, um
modelo mental é uma das formas de representação da realidade produzida a partir das
interpretações pessoais entre o cientista e do fenômeno estudado. A pesquisa foi realizada
tendo como pressuposto a metodologia qualitativa, onde estão presentes a abordagem
exploratória e o estudo de caso. Os dados desta pesquisa foram construídos a partir dos
questionários, dos textos produzidos pelos licenciandos e das gravações em áudio e vídeo,
feitas mediante autorização prévia concedida via termo de consentimento assinados pelos
pesquisados. Os resultados obtidos nos revelam as dificuldades dos licenciandos em
compreender a Teoria do Equilíbrio Químico e consequentemente no estabelecimento de
modelos mentais próximos do científico para explicar um fenômeno químico, apresentando
modelos mentais relativamente simples, bem próximos dos modelos mentais expressos por
alunos do ensino médio (MACHADO e ARAGÃO, 1996), o que nos leva a hipótese das
pesquisas em ensino não estarem sendo contempladas para a melhoria da formação desses
professores, além de identificarmos problemas de ordem cognitiva envolvendo os
licenciandos. Concluímos também que os modelos mentais podem servir de fundamentação
para construir ou adaptar estratégias de ensino e aprendizagem com base nos modelos mentais
prévios dos estudantes, possibilitando uma melhor compreensão conceitual.
Palavras-chave: modelos mentais, equilíbrio químico, formação de professor.
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ABSTRACT
This investigation aims to identify the possible mental models presented by the students of the
degree in chemistry at the Universidad Federal de Sergipe (UFS), about the contents of
chemical equilibrium as well as understand the elements and paths used by licenciandos in the
construction of their mental models and how the recognition of these assist in the process of
both the conceptual formation of licenciandos, as in teaching. The survey was developed with
licenciandos of two different classes of chemistry course degree from the institution,
supervised internship for the chemistry teaching and methodology and instrumentation for
teaching of chemistry in semesters of 2012/2 2013/2 respectively, and accounting for 47 out
of a total of licenciandos 60 licenciandos enrolled. In This research to discover the possible
mental models formed by licenciandos in an attempt to explain a given phenomenon or
situation, sought through a given situation of balance, understanding how occurs for the
understanding of scientific concepts by licenciandos and through the explanations given to the
phenomenon observed, identify the possible mental models through the interpretation of the
data obtained and of the models cast by licenciandos In addition to understanding the paths
used for the construction of these possible mental models. The theoretical framework adopted
is the Model theory with Metals Moreira (1996) and of the assumptions adopted by Just
(2010) in understanding the different types of models, including the mental models, which are
of fundamental importance for the development of the teaching and learning process. The
theory of mental models, generally proposes to study the cognitive of individuals, namely
how human thinking works and develops its reasoning, and therefore, a mental model is one
of the forms of representation from reality produced from personal interpretations between the
scientist and the phenomenon studied. The survey was conducted with the assumption the
qualitative methodology, where are present the exploratory approach and the case study. The
data of this research were built from the questionnaires of texts produced by the licenciandos
and the audio and video recordings made by prior permission granted via consent form signed
by the respondents. The results obtained reveal the difficulties of licenciandos in
understanding the theory of chemical equilibrium and consequently the establishment of
mental models close to explain a scientific phenomenon, showing mental models relatively
simple, well close to the mental models expressed by middle school students (MACHADO
and ARAGÃO, 1996), which brings us to the hypothesis of the research in teaching are not
being contemplated to improve the training of teachers In addition to identifying cognitive
problems involving the licenciandos. We conclude also that mental models can serve as a
foundation to build or adapt teaching and learning strategies on the basis of previous students '
mental models, enabling a better conceptual understanding.
Keywords: mental models, chemical equilibrium, teacher training.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Sistema simples ................................................................................................... 42
Figura 2: Sistema mais complexo ........................................................................................ 42
Figura 3: Mapa conceitual que evidencia as relações do tema EQ com os diversos conceitos
químicos. ............................................................................................................................. 56
Figura 4: Esquema das variáveis da formação de professores .............................................. 66
Figura 5: Etapas realizadas para a primeira coleta de dados ................................................. 77
Figura 6: Etapas para o levantamento dos Modelos Mentais ................................................ 96
Figura 7: Representação feito pelo discente do sistema em Equilíbrio Químico ................. 102
12
LISTA DE TABELAS E GRÁFICOS
Gráfico 1: Proporção de modelos mentais expressos pelos licenciandos ...............................84
Tabela 1: Disciplinas que compõe o currículo de Química da UFS .......................................73
Tabela 2: Pré-requisito das matérias pedagógicas ..................................................................75
Tabela 3: Ideias dos licenciandos sobre equilíbrio..................................................................81
Tabela 4: Concepções dos licenciandos sobre a definição de E. Q.........................................82
Tabela 5: Primeiros modelos mentais encontrados..................................................................84
Tabela 6: Considerações dos licenciandos sobre a Teoria de Equilíbrio Químico..................98
Tabela 7: Concepções alternativas mais próximas da científica segundo os licenciandos ...102
13
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
UFS – Universidade Federal de Sergipe
EQ – Equilíbrio Químico
PF – Professor Formadora
ESEQ - Estágio Supervisionado em Ensino de Química
MIEQ – Metodologia e Instrumentação para o Ensino de Química
T1 – Primeira turma pesquisada
T2 – Segunda turma pesquisada
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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 16
CAPÍTULO 1 – A EVOLUÇÃO DAS PESQUISAS EM ENSINO DE QUÍMICA
ENVOLVENDO CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS E MODELOS MENTAIS........... 24
1.1 A evolução das Pesquisas na área de Ensino em Química até o conceito de modelos
mentais. ........................................................................................................................... 24
1.2 Pesquisas sobre modelos mentais ............................................................................. 41
CAPÍTULO 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................... 45
2.1 Os modelos no contexto da ciência ........................................................................... 45
2.2 Modelos Mentais ....................................................................................................... 49
2.3 Modelos mentais, proposições e imagens ................................................................. 53
2.3.1 Representações Mentais ........................................................................................ 54
2.4 Considerações sobre o tema Equilíbrio Químico .................................................... 55
2.5 Concepções Alternativas de Equilíbrio Químico ..................................................... 59
2.6 A importância dos Modelos Mentais na construção do conhecimento ................... 61
2.7 A formação de professores e os modelos mentais .................................................... 64
CAPÍTULO 3 – CAMINHOS METODOLÓGICOS, ANÁLISE DOS RESULTADOS 68
3.1 Contexto da Pesquisa ................................................................................................ 68
3.2 Problema Investigado ............................................................................................... 71
3.3 Perfil do Grupo Estudado ........................................................................................ 72
3.3 Instrumentos de coleta de dados .............................................................................. 75
3.4 Percurso metodológico da primeira coleta de dados (T1) ....................................... 77
3.5 Resultados e discussões da primeira coleta de dados (T1) ...................................... 80
3.5.1 Equilíbrio e Equilíbrio Químico: uma ideia na visão dos licenciandos ............ 80
3.5.2 Identificação dos primeiros modelos mentais: Análise e Resultados................ 83
3.6 Percurso metodológico da segunda coleta de dados (T2) ........................................ 93
3.7 Resultados e discussões da segunda coleta de dados (T2) ....................................... 97
15
3.7.1 O que nos revelaram os textos produzidos pelos licenciandos .......................... 97
3.7.2 Análise dos novos modelos mentais encontrados ............................................ 104
CAPÍTULO 4 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................ 112
REFERÊNCIAS ............................................................................................................... 116
APÊNDICE A – Termo de consentimento assinado pelos participantes da pesquisa ... 123
APÊNDICE B: Questionário aplicado aos licenciandos durante a primeira coleta de
dados ................................................................................................................................. 124
APÊNDICE C: Folha utilizada pelos licenciandos para a elaboração dos textos .......... 126
APÊNDICE D: Roteiro da aula ministrada na segunda coleta de dados....................... 127
APÊNDICE E: Roteiro de Experimentação da turma T1 .............................................. 129
APÊNDICE F: Roteiro de Experimentação da turma T2 .............................................. 133
ANEXO 1: Texto científico utilizado para a leitura dos licenciandos ............................ 135
ANEXO 2: Representações feitas pelos licenciandos do sistema em Equilíbrio Químico
.......................................................................................................................................... 138
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INTRODUÇÃO
Com a evolução das pesquisas na área de ensino de ciências naturais começam a surgir
inquietações e indagações que levam a busca por respostas na tentativa de contribuir para a
compreensão do complexo processo de ensino e a aprendizagem. Estudos e propostas
curriculares têm defendido a necessidade de se promover uma aprendizagem significativa
para a formação dos indivíduos, no ensino de ciências, vários trabalhos versam sobre as
contribuições dos processos de construção de modelos e representações na cognição do aluno
(BORGES, 1997; MOREIRA, 1999; JUSTI, 2010), a utilização desses processos vão além da
memorização de equações e procedimentos, eles contribuem para que os estudantes não
apresentem apenas explicações que sejam satisfatórias, mas que os mesmos possam construir
e desenvolver uma forma de conhecimento flexível que pode ser aplicado a diferentes
situações.
Com a rápida mudança decorrente do desenvolvimento tecnológico e do
desenvolvimento social, surgiram questionamentos acerca da adequação do ensino em
específico o ensino de ciências, tido como “tradicional” às novas necessidades educativas.
Tais indagações têm levados professores e pesquisadores a desenvolverem pesquisas que vão
além da identificação apenas das concepções alternativas, forçando o professor a romper com
sua visão simplista e buscar entender e compreender de fato como se dá o processo de
construção do conhecimento, que vai desde o levantamento e a valorização das concepções
alternativas até se chegar ao conceito científico. Assim sendo, a Teoria dos Modelos Mentais
têm se constituído em um importante motivo de pesquisa, que visa melhor compreender esse
processo mental da construção ou apropriação do conhecimento, passando a ser uma
importante vertente das pesquisas na área.
Porém, no processo ensino e aprendizagem, os alunos assim como os professores
apresentam visões simplistas (CARVALHO e GIL-PEREZ, 2003). Os alunos apresentam
concepções alternativas a cerca de diferentes situações e fenômenos da natureza, concepções
essas que podem ser um empecilho para o desenvolvimento e a aprendizagem de novos
conceitos, contudo essas ideias prévias ou concepções alternativas são parte fundamental da
construção do modelo mental.
As concepções alternativas são responsáveis pelas primeiras formações dos modelos
mentais e a partir delas que os alunos têm acesso as primeiras informações que muitas vezes
divergem das científicas, e começam a formar esses modelos mentais, que serão moldados e
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enriquecidos de acordo com as informações e o conhecimento que será adquirido
posteriormente.
Concepções alternativas e modelos mentais são instituições diferentes, na qual uma é
continuidade da outra. As concepções alternativas são as primeiras representações de algo ou
situação, que ocorrem no subconsciente do indivíduo, elas não são pensadas, repensadas, nem
formuladas elas são produto imediato da mente. Já os modelos mentais são pensados,
apresentam uma maior coerência, são estruturas mais complexas que já foram imaginadas,
repensadas e remodeladas, estando em constante evolução.
Dentro desse contexto a aprendizagem deixa de ser de transmissão e recepção e passa
a ser de organização, desenvolvimento e evolução dessas representações que no modelo
tradicional, o ‘conhecer’ as concepções alternativas não se aplicava.
As representações que os estudantes trazem para a sala de aula e que se relacionam
com os conceitos e princípios a serem estudados, tem sido objeto de intensa investigação nas
últimas três décadas (DRIVER, 1989). Assim sendo, a presente investigação objetiva avaliar
de que modo à mediação didática, feita por uma professora formadora, apoiada na
compreensão dos modelos mentais associados à Teoria do Equilíbrio Químico dos
licenciandos de química da Universidade Federal de Sergipe, pode formar professores
melhores preparados para mediar tal teoria quando atuantes nas escolas.
A pesquisa está baseada em compreender o que é, e como são formados os modelos
mentais, ou seja, como se dá o processo de construção do conhecimento e como ter
conhecimento dos modelos mentais pode auxiliar na compreensão das dificuldades na
aprendizagem de determinados conteúdos químicos, assim como ajudar na minimização das
mesmas.
O conteúdo Equilíbrio Químico foi escolhido baseado nas dificuldades em se trabalhar
com o tema como mostram os resultados de pesquisas já realizadas (MACHADO, 1992;
MACHADO e ARAGÃO, 1996; RAVIOLO e GARRITZ, 2008; SABADINI e BIANCHI,
2007; SOUZA e CARDOSO, 2008). Esses estudos apontam a abstração dos conceitos da
Química, em particular do conteúdo de Equilíbrio Químico como uma das razões que
dificultam a compreensão e apropriação dos conceitos, além do conteúdo necessitar de outros
conceitos para ser entendido.
A Teoria de Equilíbrio Químico já sendo um modelo explicativo é um dos conteúdos
mais abstratos da Química, consequentemente possibilita a criação e evolução de modelos
mentais que favorecem o desenvolvimento do cognitivo, levando a compreensão da teoria.
Segundo Giordan (1999) a abstração de conceitos promove a formação de imagens mentais do
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fenômeno ou objeto estudado e à medida que formamos essas imagens estamos exercendo
uma atividade cognitiva, construindo modelos mentais que possibilitam a compreensão do
fenômeno ou objeto em questão.
Deste modo, o conteúdo Equilíbrio Químico que é considerado um dos conteúdos
mais complicados de ensinar e de aprender, pela maioria dos professores de Química
(FINLEY et al., 1982), dá margem para a criação e evolução de modelos mentais devido a sua
abstração e propicia o desenvolvimento do conhecimento, consequentemente dos modelos que
levem a compreensão da Teoria do Equilíbrio Químico, que engloba explicações científicas
sobre os diversos aspectos que envolvem as espécies em questão.
Para Hildebrand (apud RAVIOLO e GARRITZ, 2008):
“Parece que não existe tópico na química introdutória universitária que
apresente mais dificuldades para os estudantes do que o do equilíbrio
químico. Depois de tentar durante mais de 30 anos dar respostas claras às suas perguntas, cheguei a obter grande simpatia deles, dando-me conta de
que é inerentemente um tema difícil” (p. 13).
A problemática que envolve o conteúdo e a aprendizagem de Equilíbrio Químico faz
perceber uma preocupação com o conhecimento adquirido na academia, bem como na
qualidade da formação de professores, o que chama a atenção para a necessidade de um olhar
mais atento para a aprendizagem de conceitos dentro de condições e de contextos que
propiciem uma formação mais completa. Daí a importância e a responsabilidade dos
professores em formação em relacionar os dois níveis de saberes, o científico e o escolar, e se
utilizarem dos modelos mentais para tal feito.
Na busca por uma aprendizagem eficiente, a utilização da teoria dos modelos mentais
se apresenta como uma forte aliada para a construção e reconstrução do conhecimento. O uso
dos modelos mentais na construção do conhecimento pode ser um dos caminhos a ser tomado
para promover uma aprendizagem significativa.
Para tanto, o professor deve romper com visões simplistas a cerca do ensino e reflitam
sobre como se deu ou está se dando sua formação, para que através desse processo reflexivo,
ocorra um aprimoramento na apreensão de novos conceitos, que são parte importante da
construção do “ser professor”. Em outras palavras, a descoberta, organização, atualização,
reflexão e reconstrução de teorias e modelos nos parecem fundamentais para a sua formação,
pois se professor é capacitado ao reconhecimento de seus próprios modelos, bem como seus
avanços e limitações dos mesmos, sua mediação no auxílio da construção dos modelos
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mentais de seus alunos poderá comtemplar estratégias de enriquecimento científico dos
mesmos.
O docente reflete na sua prática pedagógica a valorização de um ensino de qualidade
ao incluir uma proposta diferenciada de ensino fundamentada nos modelos mentais, o qual irá
proporcionar a identificação dos obstáculos de aprendizagem desses alunos e assim poder se
utilizar de diferentes mecanismos para transpor essas limitações, que tem como resultado uma
melhor compreensão dos conteúdos abordados. Neste contexto é importante a reflexão do
professor durante sua formação, já que é parte fundamental da evolução do processo de
aprendizagem, ocasionando uma possível melhoria.
Pesquisas que tem como foco a teoria dos modelos mentais começaram a ser
desenvolvidas com o propósito de responder as seguintes questões:
Como funciona a nossa mente?
Quais processos estão associados à aprendizagem?
De que forma as estruturas cognitivas são construídas?
Como fazer para que haja uma evolução dessas estruturas?
Qual a melhor estratégia a ser utilizadas para tal fim?
Como aperfeiçoar esses modelos mentais?
Em função da riqueza desses questionamentos esse trabalho foi desenvolvido com o
propósito de compreender como se dá o processo de formação dos modelos mentais e de que
forma é possível aproximá-lo do científico, visando ampliar o conhecimento sobre os modelos
mentais, em específico os modelos mentais relacionados à temática do Equilíbrio Químico.
Dentro deste contexto deu-se a minha aproximação com a temática da investigação, no
âmbito da formação inicial de professores. Inicialmente tinha o objetivo de estudar como se
dava o processo de desenvolvimento das concepções alternativas até se chegar ao
conhecimento das concepções científicas, meu estudo estava voltado para o levantamento das
concepções alternativas dos licenciandos para posterior comparação com a concepção
científica, para tanto me utilizava da experimentação como estratégia de ensino para
aproximar as concepções alternativas desses licenciandos às aceitas pela comunidade
científica. Após algumas tentativas, observou-se que os resultados obtidos não eram os
esperados ou pelo menos não respondiam as minhas indagações, que eram:
Como se dá o surgimento das concepções alternativas?
Como o indivíduo aprende?
Como ocorre o processo de desenvolvimento das concepções alternativas até se
chegar ao conhecimento científico?
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Até que ponto o professor é capaz de influenciar na evolução das mesmas?
As respostas até então obtidas, já eram conhecidas e esperadas, observei então que os
meus questionamentos iam além do levantamento e identificação das concepções alternativas
dos licenciandos.
Com base nos estudos da Teoria dos Modelos Mentais, visualizei a oportunidade de
compreender como se dá o processo de construção e evolução do conhecimento, que apesar
de complexo é de suma importância no que diz respeito ao processo de ensino e
aprendizagem. Portanto, o propósito da pesquisa passou a ser: compreender como se dá o
processo de construção e evolução do conhecimento, mais especificamente identificar
possíveis modelos mentais apresentados pelos licenciandos, e como eles foram formados.
Esta pesquisa volta-se para os modelos mentais sem, contudo desprezar o que tinha sido feito
até então.
A evolução das pesquisas ao longo dos anos tem mostrado a importância de entender o
cognitivo e sua importância no processo de ensino e aprendizagem. Durante a década de
setenta as pesquisas buscavam a aprendizagem de conceitos científicos, por parte do aluno,
uma vez que apenas o levantamento das concepções alternativas não se fazia suficiente para
uma aprendizagem significativa, houve uma preocupação em ensinar os conceitos científicos,
sem fazer relação com o levantamento das concepções alternativas trazidas por esses alunos
para dentro da sala de aula.
Durante a década de oitenta com a ineficiência dos resultados das pesquisas anteriores,
no tocante a aprendizagem significativa por parte dos alunos, surge o Movimento das
Mudanças Conceituais (MMC) que contemplava a ideia de que as concepções alternativas
poderiam ser mudadas e substituídas por conceitos aceitos pela comunidade científica.
Já na década de noventa, as pesquisas começaram a se preocupar em entender como de
fato, as ideias e conceitos funcionam na mente humana. À medida que as pesquisas sobre
concepções alternativas avançavam houve a necessidade de não somente levantá-las, mas
também de explicá-las, de entender como elas funcionam e como ocorre sua evolução. Sendo
assim as pesquisas desse período tentaram analisar e compreender como essas concepções ou
ideias alternativas são construídas e de que forma ocorre a sua evolução, o que nos leva a um
estágio mais complexo do pensamento humano, à compreensão do processo cognitivo.
Ora, se as concepções alternativas interferem diretamente na aprendizagem dos
conceitos científicos, entender como elas são criadas e de que forma ocorre sua evolução,
passa a ser uma possível alternativa para tentar minimizar os problemas de aprendizagem dos
conteúdos estudados. Entender como funciona o processo, desde sua criação passando seu
21
processo de desenvolvimento até chegar a sua evolução, poderia resultar na criação de um
padrão, que seria o ideal, e reproduzi-lo inúmeras vezes, porém quando se trata do
funcionamento subjetivo, de uma ideia na mente humana, esta se torna individual. A natureza
dessa concepção vai depender de uma série de fatores e sua evolução depende da utilização de
cada informação e como ela é processada por cada indivíduo, ou seja, o caminho utilizado por
um, torna-se diferente do utilizado pelo outro, mesmo que os resultados sejam semelhantes.
Para se alcançar uma aprendizagem mais significativa, faz-se necessário a busca por
novas estratégias de ensino, metodologias e teorias que visem à compreensão desse novo
estágio do pensamento humano.
Segundo Aguiar (2001) a aprendizagem efetiva em ciências envolve não apenas a
mudança de conceitos, mas a natureza das questões propostas, as entidades básicas envolvidas
nos mecanismos e a direção a serem perseguidas na aprendizagem. Dessa maneira, o processo
de mudança apresentaria uma fase inicial que consiste na busca por novos modelos mais
funcionais e eficientes, resultando em novas ideias e teorias. Ainda segundo o autor, a
aprendizagem efetiva e duradoura no ensino de ciências envolve um processo lento de
mudanças que deve dirigir-se não apenas à apropriação de conceitos, mas também aos novos
modos de raciocínio, demandas epistemológicas e valores cognitivos.
Em função da constatação da necessidade de uma melhor compreensão desses
processos cognitivos surgem pesquisas envolvidas com a teoria dos modelos mentais. Nessa
linha de pesquisa, portanto, a assimilação do conhecimento científico tem como ponto de
partida as concepções alternativas também conhecidas como ideias prévias dos alunos e como
ponto final, o conceito científico. Os caminhos cognitivos percorridos, os mecanismos
intelectuais bem como as estratégias utilizadas para alcançar tais resultados, são de
fundamental importância para a compreensão e o avanço das pesquisas.
O interesse das pesquisas em modelos mentais provém, portanto, da “necessidade de
entender os processos que subjazem à cognição, a fim de poder elaborar estratégias
instrucionais mais eficientes” (GRECA e MOREIRA, 2002, p. 32).
As pesquisas voltadas para os modelos mentais são complexas, visto que os modelos
mentais não são fáceis de serem identificados e compreendidos, porém estes influenciam de
forma significativa e direta no processo de construção do conhecimento por parte dos alunos.
Sabendo-se da forte influência que os modelos mentais exercem na aprendizagem de novos
conceitos, consequentemente faz-se necessário que os professores tenham consciência dos
seus próprios modelos, suas limitações para que possam auxiliar seus alunos na construção de
modelos mentais, já que estes fazem parte do processo da construção do conhecimento.
22
O estudo sobre modelos mentais é uma tentativa de desvelar os modelos internalizados
dos alunos e tentar uma aproximação com o modelo científico durante a aprendizagem, em
particular do ensino de Química que tem uma importância maior, visto o grau de abstração
que envolve a ciência.
Na busca pela aprendizagem dos conceitos científicos por parte do aluno, os
professores tentam auxiliá-los a construírem e formarem modelos mentais que os levem a
obterem êxito durante a execução das suas tarefas, ou seja, formarem modelos mentais
funcionais, eficientes e que atendam às necessidades do aluno na resolução de problemas.
No entanto muitos professores não sabem que estão promovendo a formação de
modelos mentais, porque não estão familiarizados nem com o que são, nem como são
formados os modelos mentais, tão pouco como a instrução pode ser um meio facilitador ou
não do processo de construção de modelos mais consistentes e plausíveis.
A prática pedagógica de cada professor reflete além de suas concepções de ensino e
aprendizagem, seus valores políticos, sociais e crenças. A prática de ensino adotada pelo
professor visa à compreensão dos alunos dos conteúdos abordados, porém essa compreensão
não se dá por meio da memorização e sim pela evolução dos modelos mentais.
Compreender o que é e como se forma um modelo mental pode ser salutar para
entender os bloqueios na aprendizagem de certos conteúdos, bem como gerar resultados que
auxiliem no melhoramento das metodologias já existentes ou propiciem a geração de recursos
didáticos e metodológicos que possam efetivamente favorecer o processo de aprendizagem.
A relevância desta pesquisa está no fato de que o conhecimento de como ocorre à
aprendizagem de determinados conteúdos, pode fornecer elementos importantes para os
licenciandos organizar, estruturar e mediar os conhecimentos na sala de aula, de modo a
possibilitar um ensino mais eficaz sobre o assunto. Tal conhecimento inclui o domínio dos
conceitos e o entendimento das estruturas do tema em estudo.
Dentro das condições e contextos que se dá o processo de ensino e aprendizagem, a
necessidade formativa dos professores é parte fundamental desse processo, em função disso, a
pesquisa baseia-se, em tentar compreender como ocorre o processo de formação dos modelos
mentais e de que forma podemos aproximá-lo do científico, visando ampliar o conhecimento
sobre os modelos mentais, em específico os modelos mentais relacionados à temática do
Equilíbrio Químico.
O presente trabalho teve como sujeitos de pesquisa os discentes do curso de
licenciatura em Química, com o intuito de mostrar a importância do processo de construção
do conhecimento. Compreender o que é, e como se formam os modelos mentais pode ser
23
essencial para compreender as dificuldades de aprendizagem de certos conteúdos, e auxiliar
na minimização das mesmas.
Por isso, buscando analisar e compreender o problema proposto nesta pesquisa, este
estudo foi estruturado em cinco capítulos nos quais serão apresentados o desenvolvimento da
pesquisa e seus resultados.
O primeiro capítulo apresenta a evolução das pesquisas em ciências, os desafios que
foram superados ou minimizados até se chegar às pesquisas voltadas para tatear os caminhos
da cognição humana, em específico às pesquisas sobre modelos mentais, nosso objeto de
estudo. Apresentamos ainda algumas pesquisas voltadas para o reconhecimento e
identificação de modelos mentais, juntamente com sua metodologia e os resultados obtidos.
O segundo capítulo aborda o referencial teórico utilizado como base dos nossos
estudos, além de discutirmos a importância dos modelos mentais na construção do
conhecimento e sua relação com a formação de professores. Neste capítulo ainda,
apresentamos as principais concepções alternativas sobre o tema estudado e fazemos algumas
considerações sobre a temática de Equilíbrio Químico.
Já o terceiro capítulo, traz a descrição da metodologia utilizada para o levantamento
dos dados, enquadramento metodológico, explicitando a trajetória investigativa da pesquisa.
Ainda neste capítulo são apresentados os sujeitos investigados nesse trabalho, os instrumentos
de coleta de dados, o contexto no qual a pesquisa foi desenvolvida, o problema investigado, a
abordagem adotada, bem como, o percurso metodológico das coletas realizadas. Neste
capítulo são explicitados os procedimentos de construção e análise dos dados e apresentado os
resultados.
Os dados coletados são discutidos e organizados de acordo com as principais ideias
apresentadas pelos licenciandos na tentativa de facilitar a apresentação dos resultados de
forma clara. As análises e interpretações dos dados foram realizadas separadamente, da
primeira coleta e da segunda coleta de dados, uma vez que elas não possuíam o mesmo
percurso metodológico, porém visavam atingir os mesmos objetivos.
E, por fim, no quarto capítulo traz as considerações finais a partir da análise e
discussão dos resultados da investigação.
24
CAPÍTULO 1 – A EVOLUÇÃO DAS PESQUISAS EM ENSINO DE QUÍMICA
ENVOLVENDO CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS E MODELOS MENTAIS
Neste capítulo iremos abordar os problemas e desafios sobre a aprendizagem de
conceitos, enfrentados durante o processo de ensino e aprendizagem, que resultou no
desenvolvimento de novas teorias e estratégias de ensino bem com na evolução das pesquisas,
as quais surgiram com o propósito de entender e criar estratégias que pudessem minimizar os
problemas enfrentados durante o processo. Ainda neste, capítulo apresento algumas pesquisas
já desenvolvidas, voltadas para o levantamento dos modelos mentais, bem como sua
metodologia e os resultados obtidos.
1.1 A evolução das Pesquisas na área de Ensino em Química até o conceito de modelos
mentais.
Nas últimas décadas as pesquisas na área de Ensino de Ciências vêm sofrendo grandes
mudanças e transformações, ocasionando um incremento considerável sobre as mais variadas
vertentes de pesquisas na área, incluindo as pesquisas voltadas para as representações
mentais, que surgiram com mais intensidade no Brasil nas duas últimas décadas.
De um modo geral, todas as pesquisas se propunham a identificar, entender, analisar
os problemas na área de ensino de ciências e também propor caminhos para a minimização
e/ou solução das problemáticas existentes, consequentemente reduzir os problemas de ensino
e aprendizagem e contribuir para o desenvolvimento do processo educacional, assim as
pesquisas foram evoluindo na tentativa de atender a tais propósitos.
A partir da década de setenta surgem às primeiras pesquisas voltadas para o estudo das
concepções alternativas, as quais deram os primeiros indícios das mudanças que viriam a
acontecer nas pesquisas na área de ensino de ciências (SANTOS, GRECA, 2006; MOREIRA,
1996; MOREIRA, PINTO, 2003).
Nesta década de setenta houve uma explosão das pesquisas voltadas para o
levantamento das concepções prévias ou concepções alternativas sobre os mais variados
temas. Tais pesquisas estavam preocupadas em identificar quais as primeiras ideias ou
conceitos que os alunos apresentavam ao explicar um dado fenômeno. Como consequência
ocorreu um aumento considerável de trabalhos publicados que tratavam do levantamento das
concepções alternativas sobre os mais diversos assuntos e/ou conteúdos (SILVA, AMARAL,
25
2010; MACHADO; ARAGÃO, 1996; FERNANDEZ; MARCONDES, 2006; MORTIMER,
1996).
Nesses trabalhos são discutidos como as concepções alternativas são utilizadas para
explicar um determinado fenômeno, de forma inconsistente ou diferente do aceito pela
comunidade científica, o que torna o aluno impossibilitado de explicar adequadamente do
ponto de vista científico um dado fenômeno observado.
Como as concepções dos alunos não correspondiam ao conhecimento científico, estas
foram denominadas de concepções alternativas (BASTOS e col., 2004), também conhecidas
como concepções prévias, conceitos errôneos denominação esta, que segundo Giordan e De
Vicche (1996) atribui, na maioria das vezes, uma conotação negativa pelo conhecimento do
aluno ser diferente do aceito pela comunidade científica. As diferentes maneiras de
denominar o conhecimento que os estudantes têm sobre situações ou fenômenos científicos
variam de autor para autor, em função disso adotaremos o termo concepção alternativa que
segundo Santos (1991) refere-se ao modo como as pesquisas utilizaram o conhecimento
inicial trazido pelo aluno, seu aprimoramento até chegar ao conhecimento tido como
científico sem, contudo abandonar o conhecimento inicial, a autora justifica o termo
afirmando que:
“Concepção porque nos referimos a representações pessoais de raiz afetiva, mais ou menos espontâneas, mais ou menos depende do contexto, mais ou
menos solitárias de uma estrutura e que são compartilhadas por grupos de
alunos; Alternativas por reforçar a ideia de que tais concepções não têm
estatuto de conceitos científicos, que diferem significativamente destes, quer a nível de produto, quer a nível de construção e que funcionam para o aluno
como alternativa aos conceitos científicos (teoria/prática) correspondentes”
(p. 96, grifo nosso).
É importante ressaltar que alguns alunos ao utilizarem suas concepções alternativas na
explicação de um determinado fenômeno científico, acreditam estar explicando de forma
adequada, pois lhes parece lógico sob o ponto de vista dos seus conhecimentos e do seu
entendimento de mundo apesar de serem diferentes da concepção científica.
Segundo Mathews (1992) a grande variedade de concepções encontradas neste período
fortaleceu ainda mais a visão construtivista na qual o conhecimento é ativamente construído
pelo aprendiz e não apenas transmitido pelo professor e passível de ser apreendido. Essa visão
dominava as pesquisas na área em Educação em Ciências e Matemática dessa década, que
apesar da grande multiplicidade de conhecimentos sobre os mais diversos assuntos, e das
26
visões e abordagens utilizadas para levantar e explicar tais concepções apresentavam
semelhanças entre si, sendo a principal delas o papel das concepções no processo de
construção do conhecimento, o que demonstra a influência das ideias construtivistas no
desenvolvimento das pesquisas. Ogborn (1997) explica tal influencia ao constatar quatro
semelhanças que tem relação direta com o propósito das pesquisas sobre concepções
alternativas, a primeira é a importância do envolvimento do aprendiz de forma ativa, a
segunda o respeito pelas ideias trazidas tanto pelo professor quanto pelo próprio aluno, a
terceira o entendimento da ciência como criação humana e por último resgatar o que os alunos
já sabem direcionando-os para o conhecimento científico.
Apesar das semelhanças, os resultados dessas pesquisas revelaram que as concepções
alternativas desses alunos tinham forte influência na aprendizagem de novos conceitos, o que
acabava por provocar uma forte resistência à apreensão de novos conhecimentos, já que os
alunos não abandonavam suas concepções e assimilavam os novos conceitos de forma
espontânea, criava-se então uma barreira entre os conhecimentos prévios, as concepções
alternativas dos alunos, e o conhecimento científico, o que vinha a dificultar a aprendizagem
e o crescimento cognitivo do aluno. Segundo Osborne & Wittrock (apud BASTOS e col.
2004) ainda constatou-se que “o ensino escolar estava falhando em desenvolver nas crianças
conceitos que fossem ao mesmo tempo aceitáveis e úteis e solidamente fundamentados numa
cultura científica” (p. 10)
As concepções alternativas não são restritas somente as crianças, os adultos também
apresentam concepções alternativas sobre diversos fenômenos e que estas influenciam
significativamente o processo de ensino e aprendizagem, sendo que muitas dessas concepções
persistem firmemente, tornando-se uma forma peculiar de entender os conceitos científicos,
apresentados pelos livros didáticos e pelos professores.
Em particular na Química, as concepções alternativas geralmente, não são resultados
das experiências cotidianas do mundo dos estudantes, diferentemente da Física e da Biologia,
o enquadramento disponível para dar sentido às abstrações que envolvem certos conceitos
como modelo atômico, ou equilíbrio químico, advém do entendimento que os alunos fazem
de conceitos anteriormente ensinados.
O estudante dará sentido àquilo que lhe é apresentado em determinadas ocasiões
como, por exemplo, a ideia de equilíbrio remetendo a uma balança e em outras, fará o seu
próprio sentido, construindo um significado adequado as suas ideias anteriores, ou seja, o
aluno dará o significativo que melhor atender as suas iniciais necessidades (TABER, 2001). A
27
autora aponta ainda, que as concepções alternativas, às vezes, são inventadas de tal forma que
envolve um esforço muito maior que vai além das ideias dadas em sala de aula.
Para Carrascosa (2005) a origem e a persistência dessas concepções alternativas têm
como causas principais:
As influências das experiências físicas e na linguagem que usamos no cotidiano,
das relações interpessoais e dos meios de comunicação ao qual temos acesso;
Dos equívocos ou erros conceituais presentes nos livros didáticos e nos materiais
de apoio (apostilas, textos entre outros);
As concepções alternativas de cada professor e
A utilização de estratégias e metodologias de ensino pouco adequadas ao contexto
do aprendiz.
A influência das experiências do cotidiano que ocorrem de maneira acrítica e da
linguagem utilizada, seja ela visual, escrita ou verbal reforçam as concepções alternativas
criadas pelos alunos e dificulta o processo de mudança ou evolução das mesmas. A linguagem
que os indivíduos se apropriam ao longo das suas experiências é constituída de diversos
termos e palavras, as quais os indivíduos atribuem significados diferentes daqueles que a
ciência atribui.
Com relação os livros didáticos, os conceitos se apresentam como prontos e acabados,
que se constituem muitas vezes de informações incompletas e incoerentes, apresentando erros
conceituais graves, o que favorece a construção por parte do aluno de concepções
equivocadas em relação às explicações científicas, vale ressaltar ainda que as figuras e
ilustrações trazidas nos livros podem contribuir para a construção e para reforçar as
concepções alternativas dos alunos.
As estratégias e metodologias utilizadas também podem contribuir para o
fortalecimento e a persistência das concepções alternativas dos alunos. Uma das razões para
justificar essa persistência é o não planejamento de estratégias nas quais as concepções
possam ser questionadas, ou ainda, a falta de domínio do professor sobre o conceito ensinado,
o que indica a necessidade de uma formação mais adequada no que se refere às concepções
alternativas e suas limitações.
Segundo Taber (2001) as concepções alternativas têm sido levantadas e descritas nas
mais diversas áreas do conhecimento e os resultados obtidos contribuíram para a evolução e o
entendimento do processo de ensino de aprendizagem, principalmente no que diz respeito à
importância de se conhecer as concepções alternativas e sua relação com a construção do
conhecimento, porém somente o conhecimento das concepções alternativas não é suficiente
28
para solucionar um dos impasses do processo de ensino e aprendizagem: uma efetiva
apreensão dos conteúdos científicos.
As implicações advindas dos resultados das pesquisas passavam a gerar novos
problemas a serem solucionados, sendo um deles: Como fazer com que os alunos apreendam
conceitos científicos se os mesmos já trazem consigo concepções já formadas que não
coincidem com as concepções científicas?.
Logo após o incremento das pesquisas que tinham o propósito de levantar as
concepções alternativas dos alunos e com os resultados obtidos pelas mesmas, surgem
pesquisas que se propunham a estudar a relação das concepções alternativas no processo de
construção do conhecimento e na tentativa de solucionar este novo impasse no processo de
aprendizagem. As pesquisas passaram a ser preocupar em entender a relação das concepções
alternativas na aprendizagem de novos conceitos e até que ponto as mesmas influenciavam o
aluno durante o processo de desenvolvimento cognitivo.
Foi então, durante a década de oitenta, que as pesquisas se voltaram para estabelecer
formas de substituir ou eliminar as concepções alternativas dos alunos por concepções
cientificamente corretas. Surgiram trabalhos (POSNER et al, 1982) que propunham um
modelo de ensino para lidar com as concepções alternativas, cuja finalidade era discutir os
processos mentais que proporcionassem uma mudança conceitual, além de detectar situações
que favorecessem o indivíduo a substituir ou eliminar suas concepções alternativas por
concepções aceitas pela comunidade científica.
Esse modelo de ensino ficou conhecido como o Modelo de Mudança Conceitual
(MMC). Dentro deste contexto, o MMC surge de uma analogia entre o crescimento do
conhecimento cientifico e a aprendizagem das ciências, tem uma influência notável de Kuhn,
que com sua descrição da História das Ciências, aponta a alternância dos períodos de ciência
normal e revolução científica. O MMC surge com a finalidade de resolver o paradigma da
aprendizagem de novos conceitos, que baseado nas concepções alternativas dos alunos o
MMC tornou-se sinônimo de “aprender ciência” (NIEDDERER, GOLDBERG e DUIT apud
MORTIMER, 2006).
Durante o processo de Mudança Conceitual as concepções alternativas apresentadas
pelo aluno deveriam perder status em relação à concepção científica, porém para que a
concepção científica fosse aceita pelo aluno, esta deve apresentar-se como sendo inteligível,
plausível e frutífera, pois somente assim a nova concepção, ou seja, a concepção científica,
ganhará importância em relação à concepção antiga, sendo o professor responsável por tornar
29
essa nova concepção compreensível, aceitável e continuada. Segundo Mortimer (2006) para
um indivíduo o status de uma concepção é definido como:
“a extensão pela qual a concepção incorpora as três condições, inteligível,
plausível e frutífera. Expresso nesses termos, o modelo de mudança
conceitual está relacionado à diminuição ou aumento do status das concepções” (p. 38).
No processo de construção do conhecimento, entendido como um processo em
constante mudança, superação e aprimoramento de concepções anteriores em detrimento de
novas concepções, a ideia existente na mente do indivíduo deve se tornar menos significativa
em relação à nova concepção. Em alguns casos, ambas as concepções podem coexistir na
mente do indivíduo durante o processo de construção do conhecimento. A questão é resolver a
contradição entre a velha e a nova concepção, para que o indivíduo seja capaz de utilizá-las
em diferentes momentos a depender da situação em que se encontra.
Para que ocorra a substituição ou a coexistência das concepções, esta deve ser
inteligível, plausível e frutífera. Para que uma concepção seja inteligível, o individuo deve ser
capaz de entender o que ela significa como representá-la, compreender como ela pode ser
estruturada e de que forma a nova concepção contribui para o entendimento de outros
conceitos, explorando suas possibilidades. A concepção torna-se plausível quando o indivíduo
passa a se utilizar dessa nova concepção para resolver problemas que antes suas concepções
não eram capazes de solucionar, a concepção passa ainda a dar sentido para experiências e
situações já ocorridas que ficaram mal resolvidas no cognitivo do indivíduo, o significado de
uma concepção emerge das suas conexões com outros elementos e conceitos constituindo a
ecologia conceitual, um conjunto de conceitos prévios que propicia o contexto no qual a nova
concepção irá se adaptar, ou seja, se desenvolver e se apropriar em um lugar no cognitivo do
indivíduo.
A nova concepção torna-se frutífera, quando o indivíduo considera que esta trará uma
série de novas associações com outros conceitos, para explicar algo que antes lhe parecia
complexo e até impossível de ser entendido. Estas associações farão com que surjam novas
explicações, possibilidades, direções e ideias durante o processo de construção do
conhecimento e na compreensão de outros fenômenos, experiências e situações
(MORTIMER, 2006).
Em linhas gerais o MMC passa a se constituir de dois componentes principais que
devem ser atendidos para que ocorra a mudança conceitual: as condições para que haja a
30
acomodação da nova concepção e a ecologia conceitual, que apresenta aspectos nem sempre
explícitos, mas que interferem diretamente na aceitação da nova concepção. A ecologia
conceitual refere-se a um conjunto de conhecimentos prévios que propicia o contexto no qual
haverá a acomodação da nova ideia e consequentemente sua assimilação, destacam-se dois
aspectos importantes da ecologia conceitual para que ocorra a evolução conceitual as
anomalias, que são suposições distantes e geralmente muito distorcidas, sem lógica e as
suposições fundamentais sobre a ciência e o conhecimento, que serão os parâmetros para
julgar as novas ideias ou concepções que lhes serão apresentadas (EL-HANI e BIZZO, 2002).
Nessa perspectiva, para que ocorra a mudança conceitual, o professor tem o papel de
mediar um “fio condutor” entre a velha e a nova concepção. Ele passa a ser responsável por
criar situações, nas quais o aluno fique descontente, deixando-o insatisfeito com suas
concepções, ou seja, situações nas quais as concepções dos alunos não sejam suficientemente
capazes de explicar um dado fenômeno ou situação. Neste contexto, Posner et al. (1982)
aconselha que os professores desenvolvam estratégias que promovam o conflito cognitivo no
aluno, importante estímulo para que o aluno abandone ou substitua a concepção antiga por
uma nova concepção aceita pela comunidade científica, gerando a mudança conceitual.
O conflito cognitivo ocorreria no momento em que o aluno percebesse que suas
concepções alternativas não eram suficientes para explicar um dado fenômeno, que os
resultados provenientes do uso das suas concepções alternativas na tentativa de explicar algo,
já não condizem com os resultados obtidos na prática. Outro importante pesquisador defende
o conflito cognitivo, justificando que não se trata de uma eliminação de ideias ou de conflitos
cognitivos da sua natureza, mas de uma comparação, sem ter um caráter de uma confrontação
entre as ideias próprias (incorretas) e os conhecimentos científicos (externos) (GIL, 1991).
Outros estudiosos como Mortimer (1996) ressalvam ainda as pesquisas que criticam e
apontam o conflito cognitivo como causa do baixo rendimento escolar dos educandos.
“A aplicação dessas estratégias em sala de aula tem resultado numa relação custo-benefício altamente desfavorável. Gasta-se muito tempo com poucos
conceitos e muitas vezes esse processo não resulta na construção de
conceitos científicos, mas na reafirmação do pensamento senso-comum. A
prática de sala de aula contribui para o aumento da consciência do estudante sobre suas concepções, mas não consegue dar o salto esperado em direção
aos conceitos científicos [...] isso poderia explicar a improdutividade de
certas discussões em grupo na sala de aula” (MORTIMER, 1996, p. 24 e 25).
As abordagens de ensino apoiadas no MMC, que tinham como propósito a superação
das concepções alternativas dos alunos pelos conceitos científicos, baseadas no conflito
31
cognitivo não obtiveram os resultados esperados. Estas abordagens foram propostas e
testadas, durante esse período apresentando um número expressivo de fracassos, referente à
dificuldade de provocar em uma parte significativa dos alunos a compreensão dos conceitos
científicos.
A mudança conceitual compreendida como a substituição de conceitos não promovia
uma aprendizagem significativa por parte do aluno, passando a ser deixada de lado, uma vez
que a substituição de concepções alternativas, muitas vezes sem coerência e errônea do ponto
de vista científico, pelos conhecimentos tidos como “certos” e aceitos pela comunidade
cientifica, não apresentava resultados favoráveis e não solucionava os problemas do processo
de ensino e aprendizagem.
Sendo a aprendizagem significativa o resultado da interação entre as concepções
alternativas pré-existentes e das novas concepções e conceitos, a substituição ou o abandono
das mesmas já não era, na maioria das vezes, possível. Apesar dos resultados, algumas
condições se faziam necessárias para que ocorresse a mudança conceitual e a insatisfação nos
conceitos trazidos pelo aluno: a nova concepção ou conceito deveria ser compreensível,
aceitável e ser alicerce para a produção de novos conceitos (MORTIMER, 2006).
As pesquisas voltadas para as concepções alternativas e a mudança conceitual
sofreram influência de trabalhos anteriores de Piaget, Ausubel, Kuhn e Lakatos, que de forma
implícita ou explícita apresentavam a ideia de que o conhecimento, seja ele cotidiano ou
científico, tem relação com as construções que ocorrem na mente humana e não com a
realidade concreta, ela envolve elementos internos e externos a sua mente e suas relações são
de fundamental importância na construção e evolução do conhecimento (BASTOS, 2004).
Ainda segundo este autor os conhecimentos correspondem “à ideia mais ampla de que a
aprendizagem por compreensão caracteriza-se por um processo que envolve interação entre
elementos internos e externos à mente do aprendiz” (p. 12).
Com base nas ideias de Bastos (2004), o conhecimento passa a ser construído
mediante a interação do indivíduo com o meio e com suas experiências na tentativa de
compreendê-lo. Dessa forma, a influência dessas apreciações nas pesquisas sobre concepções
alternativas e mudança conceitual fez com que algumas ideias se tornassem centrais e comuns
(BASTOS, 2004):
O indivíduo deixa de ser uma tábula rasa e passa a ter concepções acerca do
mundo em que vive;
Os significados que os alunos constroem estão em constante evolução
permitindo o desenvolvimento intelectual;
32
A aprendizagem é um processo que implica em uma atividade mental.
Ideias comuns às pesquisas das décadas de setenta e oitenta, sejam elas por
concepções alternativas ou por mudança conceitual, fizeram parte integrante de um mesmo
universo, o construtivismo. A visão construtivista supõe que:
“a aprendizagem escolar não pode ser reduzida a uma mera transferência de
conhecimento do professor para o aluno, pelas seguintes razões, entre outras:
as explicações que um professor é capaz de disponibilizar a seus alunos não correspondem senão a meros fragmentos do vasto conjunto de experiências
de aprendizagem e conhecimentos que conduzem o professor a seu saber e
concepções atuais” (BASTOS, 2004, p. 13 e 14).
Duas características são comuns a todas as abordagens e visões referentes à
perspectiva construtivista do processo de ensino e aprendizagem contempla:
A inclusão do indivíduo na construção dos novos conhecimentos e
Os conceitos prévios ou concepções alternativas desempenham um papel
fundamental durante o processo de aprendizagem do aluno (MORTIMER,
2006).
Na visão construtivista o discurso do professor é entendido e interpretado pelo aluno
de forma individual. Durante o processo interpretativo feito pelo aluno podem ocorrer
equívocos com relação aos elementos e as explicações dadas pelo professor, dando origem a
um novo problema, a dificuldade de interpretações, muitas feitas de forma simplista que
acarretam na absorção passiva do conhecimento expresso pelo professor por parte do aluno.
Os modelos de instrução baseados nas ideias construtivistas sobre aprendizagem
resultam em propostas que promovem a evolução conceitual, que leva em conta o
levantamento das concepções prévias os alunos; esclarecimento e a inter-relação entre os
alunos; a criação de conflitos cognitivos e a construção de novas ideias e aplicação do novo
conhecimento em outros contextos (MILLAR, 1989).
Segundo Millar (1989) a influência do construtivismo não está associada a um modelo
de instrução específico com etapas a serem cumpridas, o modelo de instrução não precisa
necessariamente, seguir as etapas do processo interno de construção do conhecimento, do
cognitivo, do indivíduo no qual ele dá significado às suas experiências. As etapas propostas
nas ideias construtivistas para um modelo de instrução são processos que sempre tem lugar na
mente do indivíduo, sempre que ocorre uma aprendizagem significativa, a mobilização seja
das concepções alternativas, do conflito cognitivo ou da construção de novas ideias, vão se
33
reposicionar no cognitivo do aprendiz, independente do modelo de instrução utilizado para tal
fim.
Com os resultados oriundos dos estudos baseados na mudança conceitual e as poucas
respostas obtidas no que diz respeito aos problemas de ensino e aprendizagem, surgem
trabalhos (MORTIMER, 2006; CACHAPUZ, 2000; OSBORNE, 1996; SOLOMON, 1994)
com o propósito de analisar criticamente as pesquisas com uma visão construtivista, já que as
estratégias de ensino e aprendizagem utilizadas até então, não geraram os resultados
esperados no que diz respeito à compreensão dos conceitos científicos.
As abordagens que propõem o abandono das concepções prévias dos alunos mediante
a aquisição das concepções científicas ou as estratégias apoiadas na utilização do conflito
cognitivo são exemplos da ineficiência de uma aprendizagem significativa de acordo com as
ideias inerentes ao MMC, portanto, às concepções dos alunos deveriam ser substituídas pela
nova concepção apresentada, à medida que a concepção alternativa não dava conta de resolver
uma situação proposta pelo professor, esta devera ser substituída por uma que seja capaz de
solucionar este e futuros problemas de acordo com a necessidade do aluno.
Os resultados obtidos com as pesquisas até então, confirmam que não seria adequado
descrever o processo de ensino e aprendizagem como uma simples substituição de ideias,
assim nasce à busca por um modelo de ensino alternativo que propunha compreender o
processo de evolução conceitual. Na tentativa de viabilizar uma aprendizagem significativa
surge à ideia de Perfil Conceitual, proposta por Mortimer (2006), que engloba um conjunto
diversificado que reúne diferentes pontos de vista para um mesmo conceito.
Segundo Mortimer (op. cit.) o conhecimento sobre determinada situação ou estado de
coisa apresenta perfis e cada indivíduo está localizado em uma zona deste perfil conceitual.
“Cada zona do perfil é relacionada com uma perspectiva filosófica
específica, baseada em compromissos epistemológicos distintos. Cada parte
do perfil pode ser relacionada, portanto, com uma forma de pensar e com certo domínio ou contexto a que se aplica” (MORTIMER, 2006, p.73).
De acordo com as ideias e conhecimentos apresentados cada zona de perfil conceitual
está relacionada com a forma de pensar, o contexto e do domínio a que cada indivíduo está
exposto. À medida que o indivíduo trabalha seus conceitos a fim de ampliar seus
conhecimentos, passa de uma zona do perfil para outra até atingir a zona referente ao mais
aceito cientificamente:
34
“as estratégias de ensino voltadas para a mudança conceitual são pouco
efetivas e que os indivíduos não abandonam concepções anteriores quando
constroem concepções novas [...] sugere que a evolução conceitual nos indivíduos seja entendida como modificação de perfis conceituais”
(MORTIMER, 2006, p. 14).
Solomo apud Bastos (2004), ainda complementa:
“sistemas de conhecimento com epistemologias diferentes precisam coexistir na mente dos indivíduos e que o professor, ao tentar produzir mudanças
conceituais, pode estar forçando a submissão em relação a novas formas de
pensamento e novos conceitos” (p. 14).
Outros autores ainda consideram que o ensino baseado na mudança conceitual deixa
de lado fatores como a afetividade, a cultura, que desempenham um papel fundamental na
construção do conhecimento apelando para a prática excessiva da promoção de conflitos
cognitivos que pode gerar incerteza, inibição e outros problemas (MORTIMER, 2006).
Devido às implicações das pesquisas anteriores e a busca por novas formas de
promover uma aprendizagem significativa e por respostas que levem a entender como
promover uma aprendizagem significativa no aluno, à ideia de perfil conceitual parece ser
uma alternativa para essa problemática, pois se concentra em entender o fato de como essas
concepções são formadas na mente do indivíduo, como ocorre e como se dá o processo de
mudança ou evolução das mesmas. Nesta perspectiva surgem as primeiras pesquisas
envolvidas na compreensão do processo de construção do conhecimento e como esses
processos ocorrem na mente humana.
As pesquisas na área de ensino de Química, nas últimas décadas se atentaram para as
concepções alternativas, seguidas pelo MMC (Movimento das Mudanças Conceituais), sendo
nos anos seguintes, marcadas pelas contribuições da Psicologia Cognitiva, em especial os
estudos sobre as representações internas dos estudantes, neste trabalho não iremos aprofundar
os conceitos e princípios da Psicologia Cognitiva, mas as contribuições e auxílio na
compreensão do processo de construção do conhecimento. Tal interesse surge da necessidade
em compreender como são formadas essas concepções a como se dá sua evolução ou
aproximação até o conceito científico, a fim de promover estratégias mais eficientes para uma
aprendizagem significativa, já que os resultados das pesquisas anteriores foram pouco
satisfatórios.
Com o avanço das concepções alternativas e as tentativas frustradas de aprendizagem
por meio da mudança conceitual surgem os estudos voltados para um dos construtos das
35
representações internas, os modelos mentais que tem alcançado grande potencialidade nos
últimos anos nas pesquisas em Química. O potencial desse conceito nas pesquisas de ensino
de ciências é grande, já que serve como referencial teórico para elucidar, interpretar as
concepções alternativas e principalmente compreender o modo de raciocínio dos indivíduos
(GRECA e MOREIRA, 2002).
As pesquisas sobre modelos mentais buscam descobrir qual a lógica utilizada pelos
alunos para explicar determinado fenômeno e/ou situação, levando-se em conta que cada
alegação tenha uma construção diferenciada que pode ser ou não diferente das argumentações
científicas. Para Greca e Moreira (2002) os resultados destas pesquisas são de fundamental
importância para o ensino, já que o conhecimento científico se constitui na elaboração e
utilização de modelos para explicar fenômenos. No entanto os modelos mentais, que são
representações internas, não correspondem aos modelos científicos (representações externas),
no máximo irão se aproximar dos modelos conceituais. (JUSTI, 2010).
O termo modelo mental é genérico e utilizado em várias áreas do conhecimento como,
por exemplo, na Filosofia e na Psicologia, apesar de ser utilizado há mais de trinta anos não
há uma definição clara do que é modelo mental (BORGES, 1997).
O termo modelo mental foi difundido na área de pesquisa em ensino após a divulgação
de dois livros ambos com o mesmo nome “Mental Models” publicados no ano de 1983, sendo
o primeiro uma coleção das contribuições de um seminário sobre modelos mentais e outro um
trabalho que busca explicar o raciocínio dedutivo bem como a compreensão de texto, ambos
editados e escritos respectivamente por Gentmer & Stevens e Johnson-Laird.
Segundo Greca e Moreira (2002) modelos mentais são como estruturas cognitivas que
acontecem na memória do indivíduo na busca por compreender, explicar ou predizer uma
situação ou fenômeno específico. Para entender o que vem a ser modelo mental, este trabalho
adotará uma definição mais simples, definindo-o como sendo “um modelo que existe na
mente de alguém, do indivíduo” (BORGES, 1997, p. 208).
Partindo das definições de modelos dadas acima o indivíduo pode descrever, explicar,
modificar e reaplicar o seu modelo mental conforme a situação apresentada, essas etapas são
repetidas diversas vezes na mente do indivíduo, a fim de se chegar a uma resposta, explicação
ou conclusão, que em um primeiro instante atende as suas necessidades enquanto aprendiz. Os
modelos mentais são inacabados e evoluem à medida que o indivíduo adquire conhecimentos
(MOREIRA, 1996) e os incorpora a sua estrutura mental.
Esse processo está ligado à capacidade que o indivíduo tem de prever e explicar
determinado fenômeno à medida que o seu conhecimento evolui. Pensar envolve a construção
36
e o uso de modelos, sejam eles simplificados ou não a depender do grau de instrução e de
conhecimento apreendido. Normalmente o indivíduo não tem consciência dos modelos
mentais que utiliza em uma determinada situação.
Os modelos mentais estão relacionados com a capacidade de compreensão do sujeito
e, portanto são: “mecanismos através dos quais os humanos são capazes de gerar descrições
do propósito e forma de um sistema, explicar o funcionamento de um sistema e os seus
estados observados e prever os estados futuros” (ROUSE & MORRIS apud BORGES 1997,
p. 11).
Ao explicar ou fazer previsões sobre um determinado sistema, situação ou fenômeno
cada indivíduo simula mentalmente como ocorre tal processo, fazendo possíveis previsões. A
simulação é feita através estruturas simbólicas dos componentes que envolvem o sistema e
suas interações, essas estruturas geralmente são imagens, porém podem ser símbolos criados
ou designados pelo indivíduo. A explicação dos fenômenos também pode se utilizar de
analogias utilizadas pelos indivíduos para a criação de um modelo mental. Segundo González
(2005) analogia ou modelo analógico é a estrutura mental comum entre o análogo e o tópico
(veículo).
A analogia neste caso é concebida como um processo mediante a comparação do
análogo e do tópico estabelecendo uma relação entre ambos, denominada de relações
analógicas. González (2005) afirma que os estudos têm conduzido a denominar componentes,
os elementos que constituem o análogo e o tópico, e nexos as conexões que existem entre
estes componentes, denominam ainda de atributos as características dos componentes e o
conjunto de características similares entre o análogo e o tópico que constituem o modelo
mental, de relação analógica. As analogias têm um papel importante, já que supõem que os
modelos mentais são construídos por analogias com sistemas mais familiares.
Para Kleer e Brown (1981) uma pessoa é capaz de fazer inferências e previsões
manuseando seus modelos mentais, como se fosse uma simulação feita mentalmente.
Segundo os autores, o indivíduo ao fazer previsões ou explicar o funcionamento de um
sistema ou fenômeno simula mentalmente uma estrutura simbólica dos componentes
interligados. Nesta visão, o que diferencia um modelo mental do conhecimento geral é a
possibilidade de simulação ou de “rodadas” que podem ser feitas na imaginação a fim de
produzir resultados e descrições, e ainda, fazer previsões futuras de um dado fenômeno.
Segundo Moreira (1996), a teoria de Johnson - Laird (1983) supõe que os modelos
mentais são estruturas análogas aos sistemas que representam e que os mesmos tipos de
modelos podem ser construídos através da percepção, da imaginação ou da leitura. Desse
37
modo a construção de modelos mentais é baseada em eventos e estados de coisas no mundo
empregando processos mentais implícitos. A compreensão de um fenômeno está relacionada
com o que é ensinado e a parte modelada: “Nossa habilidade em dar explicações está
intimamente relacionada com nossa compreensão daquilo que é explicado, e para
compreender qualquer fenômeno ou estado de coisas, precisamos ter um modelo funcional
dele” (BORGES, 1997, p. 3).
Segundo Borges (1997), os modelos e as representações proposicionais estão em
níveis distintos, enquanto os modelos representam uma dada situação incluindo os objetos e o
conhecimento do observado, as representações proposicionais estão ligadas ao sentido do
discurso.
Os modelos mentais são representações que buscam descrever ou explicar o que
ocorre no mundo externo, ou seja, são as representações internas do pensamento humano
denominadas por Moreira (1996) de representações mentais.
Para Normam (apud MOREIRA, 1996) tais representações mentais são formadas por
um conjunto de símbolos que buscam formas de conceber o mundo externo mentalmente e
que apresentam características gerais como:
os modelos mentais são inacabados, portanto incompletos; os indivíduos apresentam a habilidade de trabalhar os modelos
diversas vezes na mente buscando aperfeiçoá-lo;
são inconstantes e muitas vezes vagos; não possuem limites estabelecidos; não são formados ou constituídos
de ideias cientificamente corretas e principalmente os indivíduos tendem a
constituir modelos econômicos, que são modelos simples, práticos sem fundamentação sólida, são modelos superficiais e incoerentes, criados para
explicar determinado fenômeno, de forma simples e prática (pg. 200).
As representações mentais são divididas em dois grandes tipos que são: as
representações analógicas e as representações proposicionais (MOREIRA, 1996). As
representações analógicas são do tipo imagem, coletiva e específica, representam “coisas” do
mundo externo, não possuem regras definidas, nem específicas, por exemplo, as imagens
visuais.
As representações proposicionais são do tipo linguagem, não específicas, individuais,
abstratas, com regras definidas tendo seu conteúdo idealizado pela mente independentemente
do contexto, como exemplo as fórmulas químicas. Esse tipo de representação é tido por
Moreira (1996) como uma linguagem da mente, diferente dos outros tipos de linguagem como
a escrita e a falada, denominada por ele de ‘mentalês’. Ainda para o autor (p. 194)
38
“representações proposicionais não são frases em certa língua, são entidades individuais e
abstratas formuladas em linguagem própria da mente”.
Johnson- Laird (apud MOREIRA, 1996) diferencia ainda três tipos de representações
mentais: as representações proporcionais, os modelos mentais e as imagens. As
representações proporcionais são a linguagem natural representada por símbolos.
Os modelos mentais são estruturas análogas aos processos que acontecem no mundo
exterior, que embora sejam incompletos e inacabados, não representam diretamente a
realidade, eles habilitam cada sujeito a fazer prognósticos e inferências, a compreender
fenômenos e eventos, a atribuir causalidade aos eventos observados, a tomar decisões e
controlar a execução. Alguns desses modelos são adquiridos através de transmissão cultural
ou ensino, enquanto outros através da interação cotidiana com outras pessoas e com o mundo
(MOREIRA, 1996).
Porém, alguns autores consideram que as representações analógicas podem ser uma
representação proporcional, essa divisão depende da forma como os autores entendem a
funcionalidade e a forma como esses modelos mentais são formados. Neste trabalho nos
ateremos para forma de construto representacional a Teoria dos Modelos Mentais descrita e
estudada por Moreira (1996) que mostra com mais perceptibilidade a divisão do construto
representacional, no qual considera ambas as formas de representação as analógicas e as
representacionais, ponderando que as “proposições são representações de significados,
totalmente abstraídos, que são verbalmente expressáveis. Imagens são representações mais
específicas que englobam muitos dos aspectos perceptivos de determinados objetos ou
eventos” (MOREIRA, 1996, p. 194).
Para Moreira (1996) os modelos mentais são representações analógicas, com um
determinado grau de abstração seja de conceitos, objetos ou eventos. Portanto, segundo
Moreira (1996 pg. 165) “representações proposicionais são cadeias de símbolos que
correspondem à linguagem natural, modelos mentais são análogos estruturais do mundo e
imagens são modelos vistos de um determinado ponto de vista”. Sendo as imagens
correlações dos modelos mentais na mente humana, ou seja, representações muito mais
específicas, que detêm características perceptuais dos objetos específicos, vistas de um
determinado ângulo, com detalhes específicos de uma dada exemplificação.
Segundo Moreira (1996) para que haja um modelo mental faz-se necessária a
existência da representação analógica, a diferença está em que um representa aspectos
particulares e o outro se caracteriza como uma representação ampla e genérica. Uma cadeira,
por exemplo, produz um modelo mental que é geral e se apropria de diferentes imagens, mas
39
a imagem de uma cadeira remete a um objeto específico. Portanto, o modelo mental tem como
função possibilitar ao indivíduo explicar e fazer previsões sobre dado fenômeno.
Para Rouse & Morris (1986) os modelos são mecanismos utilizados pelos indivíduos
capazes de gerar descrições, explicações e fazer previsões sobre estados futuros de um
sistema.
Já para Carroll e Olson (1988) modelos mentais são estruturas ricas e bem elaboradas,
reflexos da compreensão do indivíduo sobre como o sistema funciona e porque funciona dessa
forma, permitindo que indivíduo rode o modelo mentalmente antes de executá-lo, utilizando
somente o conhecimento sobre tal sistema.
Segundo esses autores (op. cit.) cabem algumas considerações:
I) Um modelo mental é diferente de uma representação de informações isoladas
sobre o sistema, é uma estrutura rica e elaborada.
II) Um modelo mental representa diferentes tipos de informações: de que o sistema é
formado; qual é sua estrutura; como funciona e porque se comporta de
determinada maneira.
III) Um modelo mental, para algumas pessoas é diferente de outras formas de
conhecimento, pois ele pode ser 'rodado' com entradas exploratórias, de forma a
imaginar o resultado.
IV) Um modelo mental envolve certo grau de sistematicidade e coerência.
Portanto, um modelo mental é uma maneira de organizar o conhecimento, capacitando
o indivíduo a realização de ações mentais (BORGES, 1997).
No processo de ensino e aprendizagem, o professor se utiliza de modelos conceituais
para auxiliar seus alunos na construção dos próprios modelos mentais. Esses modelos mentais
deverão ser moldados à medida que o indivíduo vai adquirindo conhecimento, tornando-se
mais consistentes e plausíveis, para isso é necessário que os modelos conceituais sejam
compreensíveis, façam sentido e deem resultados (NORMAM, 1983).
Johnson-Laird (apud MOREIRA, 1996) consideram que os modelos mentais são
representações complexas e de fundamental importância para entender como se organiza e
funciona a cognição humana. Consequentemente, a relevância do estudo dos modelos mentais
na pesquisa em ensino de ciências ocorre em função da necessidade em explicar e entender
como se desenvolve o pensamento humano e principalmente como ocorre o desenvolvimento
do raciocínio humano perante determinado fenômeno ou situação, no caso, um fenômeno
químico.
40
Os modelos mentais estão diretamente relacionados à capacidade de compreensão e
raciocínio do sujeito, portanto os mecanismos cognitivos que geram explicações, descrições,
inferências e reaplicações são específicos de cada indivíduo, vale destacar, porém que os
modelos mentais não são precisos, coerentes e nem completos. As constantes transformações
e remodelações dos modelos mentais podem gerar lacunas, entre o modelo antigo e a nova
informação a ele incorporada, quanto menor essa distância mais consistente é o novo modelo
formado. Essas lacunas ocorrem por vários motivos tais como, a instrução inadequada,
materiais didáticos que não estimulam sua avaliação e modelos conceituais que mais se
aproximam de definições a serem memorizadas.
No processo de ensino e aprendizagem é função do professor desenvolver estratégias,
se utilizar de metodologias, recursos e modelos conceituais que proporcionem ao aluno
subsídios para a construção e evolução do seu modelo mental. Esse conjunto de recursos, se
bem orientados pelo professor, torna-se um facilitador na construção dos modelos mentais,
próximos dos científicos e consequentemente na aprendizagem do aluno.
Por outro lado a pesquisa nesse campo é muito complexa e difícil, devido ao objeto de
estudo ser a mente do aluno, como considera Moreira (1996):
“[...] a pesquisa nessa área é bastante difícil por duas razões: em primeiro lugar, porque não se pode simplesmente perguntar a pessoa qual o modelo
mental que ela tem para um determinado estado de coisa, pois ela pode não
ter plena consciência desse modelo... Em segundo, por que não adianta buscar modelos mentais claros, nítidos, elegantes, pois os modelos que as
pessoas de fato têm são estruturas confusas, mal feitas [...]” (p. 211).
Tendo em vista as dificuldades encontradas no processo de ensino e aprendizagem de
ciências busca-se melhorar a capacitação de professores em formação para uma ação mais
eficiente da aprendizagem por parte dos seus futuros alunos e que essa formação possibilite ao
licenciando apropriar-se de um saber e incorporá-lo a sua estrutura cognitiva, promovendo
uma evolução do pensamento e, consequentemente dos seus modelos mentais.
Para que ocorra a construção e evolução do conhecimento é preciso que o professor
esteja consciente dos seus próprios modelos mentais, somente assim, conseguirá auxiliar seus
alunos na construção de modelos mentais mais sólidos, mas para que isso ocorra faz-se
necessário que o professor tenha além de uma formação inicial apropriada, domínio da
matéria a ser ensinada.
Para Carvalho e Gil-Pérez (1993), uma das principais dificuldades apontadas pelas
pesquisas para que haja uma aproximação entre professores e as novas pesquisas é a carência
41
ou pouco domínio do conhecimento científico por parte do professor, transformando-o em um
veículo de transmissão dos conteúdos de livros didáticos.
Outro ponto importante é o reconhecimento das suas próprias concepções alternativas.
Segundo Tobin e Espinet (1989), se o professor é carente de conhecimento científico, as suas
ideias de senso comum serão mais evidenciadas na sua prática pedagógica, o que constitui o
“pensamento docente de senso comum”, sendo mais um dificultador para a reflexão sobre a
própria prática. Esse problema somente poderá ser minimizado se o professor tornar
consciência das pesquisas na área, as inovações do ensino e incorporar ao seu conhecimento e
prática o conhecimento adquirido no contato com novas pesquisas, o que gera contribuições
de forma funcional e efetiva para a transformação de suas concepções iniciais, promovendo a
ruptura com visões simplistas sobre o ensino e sobre a construção da ciência.
Segundo Carvalho e Gil-Pérez (1993), o conhecimento teórico sobre as pesquisas é
uma das principais exigências na formação de professores reflexivos e completos. A
importância desse conhecimento é defender uma formação de professores como aquisição ou
reconstrução de conhecimentos científicos tendo como base os processos de ensino e de
aprendizagem. Ainda segundo os autores, os cursos de formação de professores deveriam
enfatizar os conteúdos que o professor deve ensinar, proporcionando uma compreensão mais
sólida e eficaz dos conteúdos por parte dos alunos e de seu papel enquanto professor, além de
familiarizar o professor sobre processo de raciocínio que está por trás da construção do
conhecimento bem como suas possibilidades e limitações.
1.2 Pesquisas sobre modelos mentais
As pesquisas desenvolvidas por Gentner e Hackling (1995) descrevem as previsões
que fizeram sobre o desempenho dos estudantes quando se deparam com problemas
relacionados a circuitos elétricos, o levantamento ocorreu mediante duas analogias que
segundo os autores são os modelos mais utilizados pelos estudantes, a analogia hidráulica,
associado ao movimento do fluido e a analogia chamada por eles de “multidão em
movimento”, que corresponde respectivamente ao fluido em movimento, a corrente elétrica, e
a quantidade de pessoas que passa por uma porta em determinado intervalo de tempo, a
resistência. A previsão feita por esses autores mostra que a adoção de um ou outro modelo
resulta em desempenhos diferenciados na resolução de problemas de circuito elétrico.
O primeiro modelo pode levar o aluno a conclusões precipitadas sobre circuitos
elétricos, como por exemplo, resistores em série ou em paralelo os alunos poderiam
42
considerar que quanto mais resistores, maior a resistência do circuito independente da forma
de como estão ligados. Já o segundo modelo levaria ao aluno a concluir que a depender de
como estão dispostos às portas a corrente será maior ou menor. Segundo esse modelo portas
em paralelo, ou seja, lado a lado passariam mais pessoas.
O estudo ocorreu com estudantes do ensino médio e universitários iniciantes,
totalizando um quantitativo de 36 alunos. Os sujeitos de pesquisa responderam a uma lista
contendo questões sobre eletricidade, ao responder os questionamentos os alunos deveriam
dizer se a corrente de um circuito simples como o da figura 1 é menor, igual ou maior, em um
circuito mais complexo representado na figura 2. Após responder todas as questões, os
estudantes deveriam responder de acordo com suas palavras como eles pensavam a
eletricidade em um circuito qualquer, seja simples ou complexo.
Figura 1: Sistema simples
Figura 2: Sistema mais complexo
43
Os resultados obtidos com as análises dos dados obtidos confirmaram as previsões
feitas inicialmente pelos autores. A maioria dos estudantes utilizou o modelo do movimento
do fluido e apenas oito utilizaram o “modelo da multidão”, os alunos que usaram o modelo do
movimento do fluido se saíram melhor em questões sobre baterias enquanto os alunos que não
optaram por esse modelo se saíram melhor em questões sobre resistores.
Greca e Moreira (1996 e 1997) realizaram uma pesquisa que tinha o objetivo de
investigar os tipos de representações mentais utilizados pelos alunos quando trabalhavam o
conceito de campo magnético. A pesquisa se desenvolveu durante as aulas da disciplina de
Física Geral envolvendo cinquenta universitários que cursavam o curso de engenharia,
durante dois períodos consecutivos. Os pesquisadores utilizaram como base a Teoria de
Johnson-Laird, para os autores existem três tipos de representações mentais, os modelos
mentais; as proposições e as imagens.
A pesquisa tinha o propósito de identificar se os alunos operavam mentalmente com
modelos, imagens ou proposições ao resolverem problemas e questões de física ou se
utilizavam combinações destes tipos de representações para solucionar tais problemas.
Primeiro foram coletados dados com 25 alunos do curso de forma individual, o levantamento
dos dados se deu durante as aulas da disciplina. O conteúdo foi dividido em vinte unidades de
estudo, que não correspondiam necessariamente a uma aula, o tempo para a aplicação deste
dava-se de acordo com as necessidades do aluno, cada unidade de estudo era composta por
um roteiro de estudo e um teste escrito que deveria ser respondido pelo aluno ao final de cada
unidade, eles contavam ainda com o auxílio de monitores e professores durante a execução e
resolução dos problemas e questões. Este tipo de metodologia possibilita uma interação maior
entre professor e aluno bem como entre monitor e aluno, neste caso os pesquisadores atuaram
tanto como monitores e como professores durante todo o semestre.
Com a análise dos roteiros propostos e dos testes respondidos pelos alunos foi possível
identificar se os alunos construíram ou não modelos mentais para campo eletromagnético.
Foram criadas duas categorias, uma para aqueles alunos que construíram modelos mentais e
outra para os que não o fizeram. Na primeira categoria se enquadraram sete alunos que
construíram modelos utilizando representações proposicionais, na segunda categoria dos que
não modelaram modelos, quatorze alunos foram incluídos. Dentre os resultados obtidos
quatro não foram encaixados em nenhuma das duas categorias sendo considerados
intermediários, eles utilizavam proposições soltas sem relação com um modelo e não se
utilizavam de nenhum tipo de imagem.
44
No segundo semestre foram coletados dados com outros 25 alunos durante as aulas da
mesma disciplina também referentes a campo eletromagnético, essa nova coleta tinha o
mesmo objetivo de identificar os tipos de representações mentais utilizadas pelos alunos,
porém a metodologia foi modificada a fim de coletada mais dados para serem analisados e
para compreender a escolha das possíveis representações dos alunos. As aulas ocorriam três
vezes por semana com a duração de duas horas cada. Nos primeiros trinta minutos de cada
aula o professor ministrava uma aula sobre o conteúdo a ser trabalhado na aula, na sequência
os alunos se dividiam e grupos, com no máximo quatros pessoas, para resolveram problemas
e questões sobre o que foi trabalhado em sala, em alguns momentos as listas foram
substituídas por experimentos e mapas conceituais, ao final de cada aula os alunos
entregavam suas respostas individualmente. Nesta turma os alunos não tinham o auxílio de
monitores, os pesquisadores atuaram um como professor e outro como ajudante, durante todo
o processo de realização desta nova etapa. Ao final de todo o processo foram feitas entrevistas
individuais para complementar os dados obtidos, com os experimentos, problemas, questões e
mapas.
A análise de todo este material gerou variáveis, uma delas os modelos. Esta variável
foi construída a partir dos indícios das análises dos escritos dos alunos do primeiro semestre e
sobre as observações feitas pelos pesquisadores. Esta variável, modelo, deu origem a seis
categorias apresentadas a seguir:
Categoria 0 -- estudantes que operavam na base do ensaio-e-erro;
Categoria 1 -- alunos que trabalhavam exclusivamente com proposições, porém soltas,
memorizadas mecanicamente;
Categoria 2 -- alunos que usavam basicamente proposições, mas com alguma articulação;
Categoria 3, 4 e 5 -- estudantes que construíram algum tipo de modelo mental para o conceito
de campo elétrico.
Os resultados obtidos sugerem que os alunos de física se utilizam de proposições não
integradas ou não interpretadas em um modelo mental, os proposições utilizadas são
originadas nas fórmulas, nas equações matemáticas e conceitos, porém alguns dão indícios da
construção de modelos que pode caracterizar uma aprendizagem significativa.
45
CAPÍTULO 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Neste capítulo abordaremos a Teoria dos Modelos Mentais interpretada por Moreira, às
diferenças e semelhanças entre modelos mentais, proposições e imagens, bem como a
importância e influência do conhecimento desses modelos na construção do conhecimento e
principalmente as contribuições da teoria dos modelos mentais na formação dos futuros
professores. Apresentaremos ainda algumas considerações relevantes sobre o tema, suas
concepções alternativas e como se dá o ensino do Equilíbrio Químico,
2.1 Os modelos no contexto da ciência
Existem vários significados para o termo modelo, na disciplina de Química o primeiro
contato ocorre quando se ouve falar em modelos atômicos, um dos primeiros conteúdos
estudados na Química. Os alunos geralmente associam o termo “modelo” à manequim, a um
modelo de carro, objeto, por exemplo, ou como um padrão a ser seguido. Essa infinidade de
associações gera uma confusão em relação ao que queremos que os alunos aprendam com a
Química. O significado das palavras e expressões utilizadas em Química pode promover uma
interpretação errônea ou equivocadas dos conceitos científicos. É necessário, portanto que o
professor discuta tais termos, a fim de não comprometer a construção e evolução das
estruturas cognitivas dos alunos.
No entanto, algumas pesquisas como a de Justi (2006) apontam que os professores não
atribuem o sentido correto à palavra modelo, grande parte deles pensam em modelo como
cópias ou reproduções que devem ser feitas durantes as aulas e repetidas por seus alunos e
outros ainda relatam nunca terem parado para pensar qual o significado da palavra “modelo”.
O que vem a ser um fator preocupante, se os professores mediadores do conhecimento não
sabem atribuir um sentido ao termo modelo, como esperar que nossos alunos o façam? E
ainda, como explicar Química de forma ampla e autêntica se os professores não fazem ideia
da importância dos modelos na construção do conhecimento, visto que a Química é uma
ciência abstrata e baseada em modelos geralmente explicativos, neste contexto, explanaremos
a seguir o que é um modelo, seus tipos e discutiremos sua importância na construção e na
formação dos professores. De acordo com Bazan (1993):
46
“Falar de um modelo não é falar de um método: enquanto um método
pedagógico descreve um tipo de práticas, uma maneira de trabalhar na sala
de aula, o modelo constitui uma construção teórica que dá sentido, em profundidade, a uma diversidade de práticas.” (pg.3).
Na ciência não existe um modelo pronto e acabado que não possa sofrer modificações
tampouco aceita-se a ideia de que um modelo é seguido e reproduzido. Modelo é uma
representação de uma entidade, composto de um ou mais objetivos, com uma finalidade que
pode ser futuramente modificado. Definição complexa, mas com um significado importante
tanto para a construção do conhecimento como para a formação de professores.
Dentro da definição apresentada, representação não implica necessariamente na
semelhança entre o modelo e o objeto, sistema ou fenômeno em questão, diz respeito à
tradução feita de diferentes formas pelo indivíduo que corresponde a uma situação específica,
em outras palavras é a leitura que o indivíduo, faz se utilizando dos seus modelos, resultando
na representação de uma situação. É importante ressaltar que os modelos podem sofrer futuras
modificações, promovendo sua constante evolução, por isso eles são parciais e não
definitivos, consequentemente os modelos:
não representam a realidade;
não são cópias;
e são limitados.
A discussão desses pontos emerge dos resultados aponta que boa parte dos alunos
entende que o átomo, por exemplo, é como está representado nos livros didáticos. É
importante, ressaltar que na ciência os objetos e situações a serem representadas podem ou
não serem visualizadas no cotidiano. De acordo com Justi (2003) um modelo é elaborado e
construído na mente humana, ou seja, eles não são encontrados prontos e acabados.
No contexto da Química, os modelos são elaborados e construídos baseados em
objetivos, tendo como principais:
Simplificar conteúdos complexos de serem entendidos pelos alunos, tornando os
mesmos mais fáceis de serem compreendidos e assimilados;
Promover o diálogo entre as ideias;
Fornecer subsídios para o aluno observar interpretar um dado experimento ou
situação;
Facilitar a visualização do abstrato;
Mediar à realidade e a teoria, baseado na fundamentação e elaboração de
explicações sobre os fenômenos que ocorrem no cotidiano, teorias, relação entre a
47
realidade e a teoria no atual ou em diferentes contextos, de forma coerente e
plausível;
Os objetivos acima citados são a base para a construção de modelos, que não são
definitivos, porém auxiliam na compreensão de fenômenos científicos, importante para o
entendimento da ciência de forma ampla e significativa. Sendo os modelos unidades do
pensamento humano que não são definitivos e acabados, algumas condições favorecem a
mudança e/ou evolução do modelo são elas:
quando as previsões e explicações acerca de fenômeno, não atendem as
necessidades do aprendiz, ou ainda, quando estas se mostram inadequadas;
há o surgimento de novas formas de representação de um modelo;
e quando o conhecimento do aprendiz sobre a realidade é alterado por algum
motivo, como por exemplo, o surgimento de equipamentos e tecnologia que
permita o homem obter dados antes desconhecidos que mudam alguns paradigmas
já estabelecidos.
Vale destacar, ainda que os modelos além de construídos na mente humana são
privado e pessoal, ou seja, cada modelo é uma unidade única do pensamento que representa
um estado de coisa, fenômeno ou sistema.
Os modelos mentais são inacessíveis, entretanto podemos ter acesso a versões desses
modelos que podem ser expostos para domínio público o qual chamamos de modelos
expressos, que são representações feitas pelos indivíduos do seu próprio modelo mental.
Neste trabalho utilizaremos os modelos expressos pelos licenciandos de Química e através da
interpretação dos mesmos identificar os possíveis modelos mentais formados por eles. Se o
modelo expresso por um grupo de pessoas ocorrer dentro de um universo em comum, como
por exemplo, a escola é modelo passa a ser chamado de modelo consensual, porém se o grupo
em questão for composto por cientistas, que fazem parte de um universo específico, esse
modelo passa a ser denominado de modelo científico, que pode ser também chamado de
modelo histórico se o mesmo foi construído e elaborado em um contexto não atual. É
importante ressalvar a diferença entre modelos científicos e modelos pedagógicos, que tem
sido um dos empecilhos decorrentes entre as perspectivas de pesquisadores e de professores
acerca do planejamento e desenvolvimento de atividades. Drouin (1993) diferencia esses dois
modelos afirmando que:
48
“Enquanto o modelo científico busca, acima de tudo, explicar um fragmento
da realidade, permitindo prever seu comportamento, o modelo pedagógico
tem como finalidade essencial elaborar uma representação que possa acompanhar e esclarecer a ação. Mais do que um modelo para explicar, é um
modelo para agir ou, mais exatamente, é um modelo para agir na
compreensão de como se age” (p. 203).
Sob a perspectiva dos professores o que importa é o sentido e a direção escolhida para
expor e desenvolver os conteúdos científicos, de que estes se tornem mais acessíveis aos
alunos. Para tanto é fundamental o conhecimento tático dos professores para o
desenvolvimento dos conteúdos, uma vez que eles têm o contato direto com os detentores do
conhecimento a ser aperfeiçoado, dando origem aos modelos de ensino. Enquanto os modelos
científicos pertencem a um grupo especifico e os modelos pedagógicos a uma instância entre
o conhecer e o atuar, os modelos de ensino são particulares de professores e contexto, para
Parra (s.d.) esses modelos constituem “quadros interpretativos que orientam a definição de
certo tipo de ensino, com base em pressupostos teóricos específicos” (p. 12).
Segundo Filocre et al. (1996) os modelos de ensino, são resultados de ações docentes
compostas pelo “saber fazer” e pela “compreensão da ação”, que implica não somente a
maneira como serão analisados os conteúdos, mas também as razões que fundamentam os
meios e veículos utilizados para se promover uma aprendizagem significativa. Como
resultado dessa composição temos a prática, norteada pelos fundamentos teóricos e suas
questões.
Para Justi (2010), os modelos surgem em paralelo à evolução do conhecimento:
“O desenvolvimento do conhecimento científico relativo qualquer a fenômeno relaciona-se usualmente com a produção de uma série de modelo
com diferentes abrangências e poder de previsão [...] Ao modelar algo o
indivíduo interpreta, conceitua e integra elementos que permitem o estudo de
uma determinada entidade (objeto, processo, ideia) mediante a proposição e teste de representações para tais elementos” (p. 213).
Nesta perspectiva, a diversidade de modelos possibilita tanto a evolução do
conhecimento como o desenvolvimento das estruturas cognitivas do aprendiz. O processo de
desenvolvimento de um modelo também conhecido como modelagem constitui as seguintes
etapas: elaborar, construir, expressar, testar e reformular. Cada etapa permite ao aprendiz
interpretar, conceituar e integrar elementos importantes para o desenvolvimento e evolução do
seu conhecimento.
49
Na Química, o processo de modelagem é tão comum que passou a ser reconhecido
como o “modo dominante de pensar” (LUISI e THOMAS, apud JUSTI, 2010; p. 67), algo
que ocorre com ou sem os químicos se darem conta dos mecanismos. Esses processos
ocorrem com tanta frequência devido à abstração evidente nas explicações no âmbito da
Química.
Assim, pensar utilizando modelos capacita os indivíduos a terem noção ou ideia dos
elementos que estão sendo estudados, raciocinando e organizando seu pensamento a fim de
elaborar explicações fundamentadas e coerentes. (NERSESSIAN, 1999).
2.2 Modelos Mentais
Na teoria de modelos mentais proposta por Johnson-Laird, estudada e interpretada na
visão de Moreira (1996), os indivíduos transformam as representações externas em
representações internas e utilizam estas representações para raciocinar. A formulação
moderna do conceito envolvendo os modelos mentais é creditada a Craik (1943), quando
observa que a manipulação dos modelos mentais, as representações internas, resultam na
tradução de símbolos uma espécie de avaliação das ações do mundo externo.
De acordo com MOREIRA, (1996) a mente humana é um sistema formado por
símbolos, sendo mais importante a maneira como funciona do que o fundamento, definindo
modelo como qualquer sistema físico ou químico com uma estrutura similar à do processo
imitado, ou seja, um modelo de trabalho que funciona da mesma maneira que funciona o
sistema que ele paraleliza. Modelo mental é a representação dinâmica ou simulação feita pelo
mente humana das ações do mundo externo.
A definição de modelo mental como “formas de representação analógicas do
conhecimento: existe uma correspondência direta entre entidades e relações presentes na
estrutura dessa representação e as entidades e relações que se busca representar”. Em resumo
os modelos mentais são análogos estruturais do mundo (MOREIRA, 1996; p. 196).
Quando se quer explicar algo, o indivíduo se utiliza de um esquema estrutural que lhe
proporcione a compreensão de um determinado conceito ou situação, como se fosse uma
espécie de roteiro, que será seguido no processo de construção do modelo mental, capaz de
explicar o conceito ou uma situação. O entendimento depende de outros fatores, como a
capacidade de cognição do indivíduo, o grau de conhecimento do indivíduo e a habilidade de
compreensão.
50
Para Moreira (1996) esta compreensão está relacionada à existência de um “modelo de
trabalho” que tem como objetivo predizer e/ou explicar fenômenos ou situações específicas.
Criar um modelo mental para a compreensão de uma determinada situação é tentar saber
como ele funciona, como é causado, o que resulta dessa situação, como fazer interferências.
Os modelos mentais são constituídos de elementos denominados por Moreira (1996)
de “tokens” e pelas relações entre as representações internas do mundo externo, o que provoca
a construção de modelos diferentes pelos indivíduos, muitas vezes descritos por meio de
conceitos. É importante ressaltar que existem diferenças em modelos conceituais e modelos
mentais, que será abordada posteriormente.
Segundo Moreira (1996) em na sua teoria de Modelos Mentais, Johnson-Laird ainda
faz uma ressalva sobre as relações entre modelos e representações proposicionais que se faz
importante neste contexto, visto a dificuldade em acessar, conhecer os modelos mentais e
distingui-lo de outras formas de representação.
Para tanto, faz-se necessário observar três condições fundamentais para o
reconhecimento de um modelo mental que segundo sua teoria, pode ser definido como uma
representação do conhecimento. A primeira é quanto a sua estruturação que um modelo
mental representa, ou seja, o modelo mental passa a ser um equivalente estrutural de uma
determinada situação.
A segunda condição diz respeito à constituição de um modelo mental constituído de
elementos que são ligados a imagens reais, compreensíveis ou abstrações da mente, que terão
um significado específico de acordo com a manipulação do modelo mental feita pelo
indivíduo. Já a terceira aborda as não variáveis dos modelos mentais, diferentemente dos
outros tipos de representações que podem ser mudáveis, os modelos mentais não apresentam
variantes, já que são individuais, ou seja, cada pessoa apresenta um modelo mentais para uma
determinada situação, o que varia são os caminhos ou processos de construção desses
modelos mentais.
A exata compreensão ou composição dos modelos mentais tornou-se uma das
indagações das pesquisas dos últimos anos, Moreira (1996) aponta alguns princípios que
estabelecem relações entre os modelos e sua origem. Estas relações existem pela dificuldade
em conhecer ou compreender o processo de construção dos modelos mentais e como se
diferenciam de outros tipos de representais mentais. Quando falamos em outros tipos de
representações estamos nos referindo às representações por outros teóricos, como os
subsunçores da Teoria de Aprendizagem Significativa de Ausubel, dos esquemas cognitivos
de Piaget e os signos de Vygotsky.
51
Os princípios abordados por Johnson-Laird são:
I. O Princípio da computabilidade: os modelos mentais devem ser computáveis, ou seja,
calculáveis ou contáveis, descritos sobre a forma de métodos eficazes sem a influência de
decisões tendo por base a instituição.
II. O princípio da finitude: que propõe que o cérebro é uma entidade que tem fim, sendo
os modelos mentais delimitados em termos de tamanho, não podem representar diretamente
um campo infinito.
III. O princípio do construtivismo: com uma infinidade de representações mentais sobre
diferentes estados de coisas, faz-se necessário criar um modelo que leve em conta os
constituintes básicos comuns a todos os estados de coisa. Esses constituintes chamados por
Johnson-Laird de “tokens” são organizados e combinados de forma a representar um estado
de coisa, sendo esta a função principal dos modelos mentais que é representar uma situação
ou fenômeno.
IV. O princípio da economia: um modelo mental é a representação de um estado de coisa
específico, mesmo que este seja incompleto ou incoerente, apesar deste modelo mental ter
sido criado para uma situação em específico, pode representar uma quantidade ilimitada de
estado de coisas, uma vez que este é reprocessado mentalmente inúmeras vezes. Para Moreira
(1996) é importante ponderar outro aspecto durante a construção do modelo mental que é o
conceitual. O conteúdo conceitual é limitado e depende do grau de instrução e da cognição do
indivíduo, essa limitação é explicada por outros princípios.
V. O princípio da não indeterminação: Este princípio trata da acomodação das
indeterminações resultantes das representações dos modelos mentais não tratadas, quanto
mais informações incoerentes e indeterminadas forem sendo acomodadas no cognitivo
humano sem, contudo, haver um desenvolvimento ou potencialização do conhecimento,
teremos como consequência dessas sucessivas acomodações intratáveis no cognitivo humano
a fato dessa representações mentais deixarem de ser um modelo mental.
VI. O princípio da predicabilidade: um predicado pode ser aplicado a inúmeros termos,
assim como um outro predicado também pode ser aplicado aos mesmos termos, entretanto a
aplicação de diferentes predicados podem não servir para um mesmo termo. Johnson-Laird
exemplifica este princípio utilizando os predicados “humano” e “animado”, que são aplicáveis
a termos em comum, porém “humano” se aplica a termo que o predicado “aminado” não se
aplica, “a virtude desse vínculo é que ele permite identificar um conceito artificial ou não
natural. Um conceito que fosse definido por predicados que não tivessem nada em comum
52
violaria o vínculo da predicabilidade e não estaria, normalmente, representado em modelos
mentais” (MOREIRA, 1999, p. 190).
VII. O princípio do inatismo: todos os conceitos primitivos que estão por trás da nossa
experiência, das nossas habilidades cognitivas são inatos. Segundo Moreira (1999) o inatismo
interfere na nossa forma de representar o mundo, a indefinibilidade, porém não necessária é
suficientemente capaz de identificar os conceitos os conceitos primitivos.
Johnson-Laird (apud MOREIRA, 1999) apesar de propor o inatismo como um dos
princípios que limitam os modelos mentais, não concorda que todos os conceitos sejam
inativos, pelo contrário o autor (op. cit.) acredita na aprendizagem a partir de conceitos
primitivos ou de conceitos antecipadamente contraídos, “além de primitivos conceituais
inativos, admite também a existência de primitivos procedimentais, que são acionados
automaticamente quando um indivíduo constrói um modelo mental” (Moreira, 1996, pg. 190).
Estes primitivos procedimentais não são adquiridos com a experiência, pois as
representações mentais advindas dessas experiências requerem a capacidade por parte do
indivíduo de construir modelos mentais da realidade a partir da percepção.
VIII. Princípio do número finito de primitivos conceituais: Segundo o autor existe uma
quantidade específica de primitivos conceituais, esses primitivos dão origem a um grupo de
correspondentes semânticos e outro grupo que são os conceitos, denominados pelo autor (op.
cit.) de “operadores semânticos” que tem como função servir para a construção de conceitos
mais complexos. Para Moreira (1999, p. 203) “um campo semântico se reflete no léxico por
um grande número de palavras que compartilham no núcleo dos seus significados um
conceito comum”.
IX. O princípio da identidade estrutural: este princípio aborda as estruturas que são
formadas pelos modelos mentais, considerando que as mesmas são idênticas às estruturas dos
estados de coisa. Segundo Moreira (1999) esse vínculo surge em decorrência das ideias de
que as representações mentais devem ser econômicas, deste ponto de vista podemos concluir
então que os modelos mentais, suas estruturas bem como suas relações devem ser simbólicos.
Os modelos mentais podem ainda, ser formados a partir do discurso que descreve um
fenômeno. Segundo Moreira (1996) se um modelo mental pode ser resultado de um discurso
este pode ser incompleto, invariável e indeterminado, podendo representa diferentes estados
de coisas, porém se o modelo mental for resultado do que percebemos este será uma entidade
única que corresponde a um estado de coisa.
53
2.3 Modelos mentais, proposições e imagens
As representações simbólicas citadas neste trabalho anteriormente são subdivididas em
dois grupos: as do tipo analógicas e as do tipo proposicionais. Para Moreira (1996) existe
ainda um terceiro construto representacional que são os modelos mentais que podem ser uma
representação tanto analógica e proposicional ou somente analógica, distintas da imagem. A
Psicologia Cognitiva entende que este último constructo, os modelos mentais, trabalha com
um código específico como relatado anteriormente que são os “mentalês”. O autor ainda
indica que os indivíduos pensam fazendo uso de modelos mentais, entendidos como
representações de alto nível. Moreira (1996, p. 195) define os modelos mentais como sendo
“blocos de construção cognitivos que podem ser combinados e recombinados conforme
necessário”.
Ainda segundo o autor (op. cit.) esses modelos mentais representam uma situação,
objeto ou fenômeno apresentando como principal característica a captação da essência dessa
situação, objeto ou fenômeno. Hampson e Morris (1996, p. 243) definem modelo mental
como “uma representação interna de informações que corresponde analogicamente com
aquilo que está sendo representado”.
O tipo de analogia feita pelo indivíduo pode ser integral ou não, ou seja, um modelo
mental pode conter elementos proposicionais que não estejam ligados ou façam parte
necessariamente dos modelos mentais do indivíduo, porém, esses elementos proposicionais
serão interpretados de acordo com os modelos mentais já criados ou existentes. Deste modo
Moreira (1996) diferencia modelos, representações e imagens: “as representações
proposicionais são cadeias de símbolos que correspondem à linguagem natural, modelos
mentais são análogos estruturais do mundo e imagens são modelos vistos de um determinado
ponto de vista” (grifo nosso, p. 195). Um aluno na sala de aula é um exemplo de uma
representação proposicional, que pode ser verbal ou escrita, qualquer aluno sem especificação
do indivíduo ou ação dentro de uma sala de aula é um exemplo de modelo mental e uma
imagem de um aluno em uma sala de aula em um determinado momento, é uma imagem.
Assim sendo, os modelos mentais apresentam como característica principal a
funcionalidade, sendo composto por elementos que, quando relacionados, apresentam uma
situação ou de coisa específica, essas relações se dão de modo a satisfazer o objetivo para o
qual esses modelos foram criados (LAGRECA, 1997). Cada modelo mental é único, por sua
formulação depender das estruturas cognitivas e dos interesses do indivíduo, tornando-se
único para cada situação.
54
A seguir abordaremos individualmente cada um dos construtos apresentados por
Johnson-Laird e suas relações bem como a Teoria dos Modelos Mentais de Johnson-Laird
(1983), interpretada e abordada por Moreira (1999).
2.3.1 Representações Mentais
A conceituação do que vem a ser uma representação mental é essencial para as
pesquisas em ensino de Ciências. Segundo Moreira (1999) uma representação é qualquer
notação, signo ou conjunto de símbolos que representa alguma coisa, na ausência dessa coisa
que é, tipicamente, algum aspecto do mundo externo ou do nosso mundo interno ou de nosso
mundo interior (da imaginação). As representações podem ser de dois tipos internas ou
externas.
As representações externas estão ligadas a elementos do mundo externo como, por
exemplo, manuais, textos, objetos. E se subdividem ainda em dois grupos que são as
pictóricas ou diagramáticas e as que fazem uso da linguística. Já as representações internas
também conhecidas como representações mentais são maneiras de representar mentalmente o
mundo externo, ou as representações externas. Normalmente os indivíduos não detêm o
mundo externo precisamente, eles constroem uma representação do que viram ou do que
capturam num primeiro momento (MOREIRA, 1996).
A compreensão do sistema cognitivo humano e o estudo das representações tornam-se,
portanto, um dos principais desafios para a Psicologia Cognitiva, visto que a compreensão
desses sistemas e representações passa pelo pensamento humano que é complexo. Os
processos pelos quais buscamos compreender uma situação ou fenômeno vêm sendo objeto de
estudos em diversas áreas, devido à aceitação de que só se adquire um novo conhecimento
baseado no que já conhecemos (BORGES, 1997).
Sendo o sistema cognitivo, um ponto central para entendermos como se processa e
funcionam as concepções e como se dão os novos conhecimentos, daremos ênfase a seguir a
compreender como se dão e como se processam as representações mentais.
As representações internas como o próprio nome já diz são representações que
ocorrem internamente na mente humana, que representam o mundo externo. As
representações internas podem se dividir em analógicas e proposicionais. Dentro do grupo das
analógicas temos as imagens ligadas aos sentidos sejam elas visuais, tácteis, auditivas ou
olfativas e os modelos mentais. São representações organizadas livremente sem regras, são
55
coletivas e representam entidades do mundo externo, portanto, são concretas e específicas
(MOREIRA, 1999).
Já as representações proposicionais são captações mais abstratas e detêm conceitos
que estão por trás de uma dada situação, conceitos esses que a mente julga ideais, como se
fossem um tipo de linguagem específica de mente que não necessariamente precisa ser
composta de palavras, mas trata-se de uma linguagem individual que varia de indivíduo para
indivíduo. Moreira (1996) chama esta linguagem de “mentalês”, termo que tem origem no
idioma Latim Tardio, surgiu no século XV provem da palavra mentalis que significa “do
espírito; mental”, e o radical mens, mentis que está relacionado à “atividade do espírito;
intenção; memória; pensamento; inteligência; razão, sabedoria; juízo; discernimento” e o
sufixo ês que é formador de adjetivos e substantivos.
As representações do tipo proporcionais são representações individuais que seguem
regras rígidas sem importar o modo como essa informação foi apresentada como, por
exemplo, as fórmulas químicas, que são um conjunto muitas vezes de símbolos que
representam um conceito e por trás desse conceito existe uma série de conhecimentos
relacionados à significado de outros símbolos que representam outros conceitos e estão
carregados de outros conhecimentos que darão sentido à fórmula.
As representações mentais ainda podem ser divididas em localizadas, também
conhecidas por simbólicas que se subdividem em analógicas, proposicionais e distribuídas.
Independente da perspectiva abordada, concordamos com Moreira (1999) quando o mesmo
diz que a cognição humana depende do manuseio das representações simbólicas por meio de
regras criadas pelo cognitivo humano, independente dessas representações serem do tipo
analógicas ou proposicionais, as informações serão representadas e armazenadas em entidades
simbólicas podendo ser proposicionais ou não e estas fundamentarão a cognição humana que
depende do manuseio dessas entidades que se dá pelo que Moreira (1999) chama de processos
tipo-regras.
2.4 Considerações sobre o tema Equilíbrio Químico
Dentre os diversos conteúdos químicos, o tema Equilíbrio Químico vem a ser um dos
mais importantes para o desenvolvimento do conhecimento científico, uma vez que engloba
uma grande quantidade de outros conceitos, além de possuir uma grande riqueza conceitual
que possibilita a interação entre diversas áreas do conhecimento, assumindo assim um papel
central, seja no âmbito disciplinar, seja no âmbito interdisciplinar, tornando-se um tema
56
fundamental na compreensão e interpretação de diversos fenômenos do mundo no qual
estamos inseridos (Figura 2).
Figura 3: Mapa conceitual que evidencia as relações do tema EQ com os diversos conceitos químicos. (JÙNIOR, J. G. J. 2007, pg. 41)
Em função disto, o tema Equilíbrio Químico se apresenta como um dos temas mais
complicados e difíceis de ensinar e aprender, sendo apontados por muitos professores como
um dos mais problemáticos de se trabalhar na sala de aula (MASKILL e CACHAPUZ, 1989).
57
Portanto faz-se necessário trabalhar e usar da imaginação, para visualizar e interiorizar
diferentes situações envolvendo a temática, a fim de que os professores possam promover
situações que favoreçam uma aprendizagem significativa.
O tema Equilíbrio Químico engloba uma série de outros conceitos, como
transformações químicas, reações, soluções, cinética, estequiometria, entre outros, como
observado na figura 3. Essa quantidade de conceitos e consequentemente de suas inter-
relações faz com que o tema equilíbrio químico se apresente mais complexo perante
professores e estudantes. Segundo Lindauer (1962) o conceito de equilíbrio químico perante a
ciência e a tecnologia tem papel fundamental no seu desenvolvimento, grande parte da
evolução da ciência se deu graças às contribuições trazidas pela compreensão do tema e suas
inúmeras relações e combinações. Daí a importância do tema na construção do conhecimento
e sua evolução.
A compreensão de tal conceito é, portanto, complexa devido a sua dependência com
outros conceitos, muitas vezes não compreendidos e incorporados pelo futuro professor.
Diversas pesquisas têm sido realizadas com o objetivo de entender os problemas de
aprendizagem desse conteúdo e propor estratégias que reduzam os problemas encontrados no
e durante o processo de construção do conhecimento, criando alternativas que possibilite o
professor auxiliar seus alunos na compreensão do conceito. As pesquisa realizadas por
JOHNSTONE et al., (1977); FURIÓ, ORTIZ (1983) se preocupam em levantar os erros
conceituais cometidos pelos estudantes durante a aprendizagem do conceito, outras já buscam
explicar o porquê de se cometer esses erros como é o caso de HEIKKINEN (1990);
BANERJEE (1991); GARNETT et al. (1995). Pesquisas realizadas nas duas últimas décadas
(GARNETT et al., 1995; STAVRIDOU, SOLOMONIDOU, 1998) avalia que a falta de
compreensão sobre a temática se deve ao alto nível de abstração que o conceito exige do
aprendiz.
Pesquisas como as de Pereira (1989), Machado (1996), Milagres e Justi (2001) e
Souza (2007) abordam o tema voltado para a promoção de estratégias ou o entendimento de
algumas situações que geram dificuldades na aprendizagem do conceito de Equilíbrio
Químico.
Pereira (1989) pontua alguns tópicos que dificultam a aprendizagem da Teoria de
Equilíbrio Químico, são eles:
Um sistema em equilíbrio é visto compartimentalizado, de um lado os reagentes e do
outro os produtos;
58
A linguagem trazida nos livros e utilizada em geral pelos professores apresenta
expressões que podem se tornar um obstáculo na aprendizagem como: “em
determinada situação, o equilíbrio se desloca para...”;
Os resultados e a complexidade de fatores envolvidos em uma reação em EQ dificulta
a interpretação do fenômeno;
O uso excessivo da Matemática, com a utilização de fórmulas e equações, no lugar
que deveria ser para o entendimento e compreensão do significado das variáveis,
fenômenos e conceitos envolvidos;
O uso de fórmula sem ter apresentado seu significado, ou seja, a discussão quantitativa
se sobrepõe à qualitativa.
Por envolver diferentes conceitos como reações químicas, transformações químicas,
cinética, é preciso levar em consideração alguns pontos. A abordagem dada à temática de
Equilíbrio Químico nos livros didáticos dão ênfase aos aspectos quantitativos quando
comparados aos aspectos qualitativos, proporcionando aos alunos um desenvolvimento
cognitivo referente a cálculos e fórmulas, porém não ocorre o mesmo quando se trata dos
aspectos microscópicos e de compreensão do sistema. Segundo Machado e Aragão (1996):
“a mera execução mecânica de cálculos, sem o estabelecimento de relação
com os aspectos observáveis mensuráveis, bem como com aqueles aspectos relacionados aos modelos para a constituição das substâncias dificulta e, em
alguns casos, pode impossibilitar a compreensão dos aspectos fundamentais
do conhecimento sobre o estado de equilíbrio químico” (p. 18).
Para os autores (op. cit.) a excessiva prática de atividades envolvendo cálculos e
fórmulas, pode vir a ser um obstáculo para a aprendizagem, devido a não importância dada à
compreensão e ao significado do fenômeno e das fórmulas respectivamente.
Outro fator importante são as distorções conceituais que ocorrem por parte da maioria
dos alunos, que estão relacionadas à maneira como se dá a organização dos conteúdos durante
o processo de aprendizagem, bem como o papel do professor mediante este processo.
A organização das ideias favorece o desenvolvimento cognitivo, sendo que as
estruturas formadas auxiliam na construção de modelos, possibilitando a construção e
desenvolvimento de novos conhecimentos. Vale ressaltar que algumas das dificuldades de
aprendizagem apresentadas pelos alunos são de responsabilidade somente dos aprendizes, sem
qualquer relação com o como ensinar (MACHADO E ARAGÃO, 1996).
59
No processo de ensino e aprendizagem o professor é parte importante na construção
do conhecimento, segundo Machado e Aragão (1996), os professores devem dar oportunidade
para que os alunos possam expressar suas ideias e discutir sobre o assunto, a fim de criar
hipóteses e chegarem a conclusões estando elas corretas ou não, mas para isto é preciso que
professor esteja em constante reflexão sobre suas dificuldades e incertezas sobre um
determinado conteúdo e sempre consciente do que se quer ensinar, a falta de clareza e
objetivo pode ser um fator prejudicial ao processo de ensino e aprendizagem.
A seguir discutiremos algumas concepções alternativas encontradas nos alunos, bem
como o conteúdo e a forma de ensino do tema EQ.
2.5 Concepções Alternativas de Equilíbrio Químico
Algumas concepções alternativas que serão apresentas na sequência, foram
pesquisadas por diferentes autores como Machado e Aragão (1996), Pereira (1989), que
tinham como propósito o levantamento das concepções alternativas que alunos e licenciandos
apresentavam sobre a temática de Equilíbrio Químico.
Uma das primeiras concepções se refere à compartimentalização, para os alunos os
reagentes e os produtos estão em recipientes separados, o que dificulta a compreensão de
como ocorre o estado de equilíbrio uma vez que, se ambos estão em lugares diferentes, não é
possível que haja interação ente as espécies, promovendo uma falsa interpretação sobre o
fenômeno e a construção de conceitos distorcidos. Para Machado e Aragão (1996) o problema
da compartimentalização pode ainda originar a ideia de que “é possível alterar a concentração
só dos reagentes ou só dos produtos; as colisões têm lugar apenas entre os reagentes ou entre
os produtos; é possível alterar a pressão ou a temperatura em apenas um dos lados do
equilíbrio” (p.19).
Fica evidente que a com a concepção de compartimentalização seria possível alterar
apenas um dos lados do equilíbrio, seja o dos produtos ou dos reagentes, o que não seria
possível levando em consideração que produtos e regentes encontram-se em um mesmo
recipiente, fica evidente ainda a dificuldade desses alunos em perceber que o estado de
Equilíbrio Químico é dinâmico e não estático, ou seja, as espécies envolvidas estão em
constante mudança e movimento. Tal ideia está associada aos aspectos macroscópicos e não
ao submicroscópico, ou seja, estão ligadas ao mundo concreto e não ao abstrato, o que seria
ideal (JÚNIOR e SILVA, 2009).
60
Como consequência dessa associação, a definição de equilíbrio dada pelos alunos
geralmente está ligada ao conceito de igualdade, uma das explicações para a manifestação
dessa nova concepção é a de que esta advém de experiências trazidas do cotidiano no qual o
equilíbrio é estático e não dinâmico, e sendo a temática do Equilíbrio Químico abordada
apenas na disciplina de Química apesar dos inúmeros conceitos e relações que se pode fazer
com diversos assuntos, pode dificultar o processo de aprendizagem de novos conceitos.
Porém para Machado e Aragão (apud JÚNIOR et al. 2009) essas concepções “tem origem na
forma como o conceito é abordado nas salas de aulas de Química e nos livros didáticos, com
pouca ênfase em aspectos qualitativos e conceituais” (p.573).
Com a ênfase dada pelos livros didáticos e pelos professores nos quais os aspectos
quantitativos são enfatizados em detrimento dos aspectos qualitativos, os alunos saem
capacitados a fazer, calcular e utilizar fórmulas, porém quando são questionados sobre os
aspectos que envolvem o estado de equilíbrio, as respostas deixam a desejar.
A quantidade excessiva de exercícios e fórmulas faz com que o aluno se preocupe
somente em achar resultados por serem palpáveis e deixam de lado aspectos importantes
como o significado das fórmulas e cálculos, bem como o entendimento do que é um sistema
em estado equilíbrio químico. Machado e Aragão (1996) ratificam afirmando que:
“A mera execução mecânica de cálculos, sem o estabelecimento de relação com os aspectos observáveis e mensuráveis [...], pode impossibilitar a
compreensão dos aspectos fundamentais do conhecimento sobre o estado de
equilíbrio químico” (p. 18).
Outra concepção importante que pode vir a ser um dificultador no processo de ensino
e aprendizagem de novos conceitos é a concepção de equilíbrio químico tido como um estado
estático e não dinâmico, devido às ilustrações trazidas pelos livros didáticos e a abordagem
dada pelo professor em sala, que não apresentam a dinâmica dos sistemas em equilíbrio
químico o que contribui para a não compreensão por parte dos alunos de como ocorrem às
reações e em que momento o estado de equilíbrio é atingido.
Autores como Milagres e Justi (2001) recomendam que as ilustrações tipo gráficos que
aparecem nos livros didáticos, sejam mais utilizados por estarem mais próximas dos
fenômenos que ocorre durante um processo em equilíbrio, uma vez que permite ao aluno ter
ideia do momento de ocorrências das reações químicas e como o sistema atingiu o equilíbrio,
até porque a compreensão da dinamicidade está diretamente associado à modelos ligados ao
estado de equilíbrio químico. Ainda segundo os autores (op. cit.) é importante tomar cuidado
61
com os modelos de ensino utilizados a fim de que estes não contribuam para a formação de
concepções isoladas que incentivam a memorização de regras que são esquecidas ao final do
ano ou em algumas semanas, sem agregar nenhum novo conhecimento.
Raviolo e col. (2001) apontam ainda outras concepções trazidas pelos alunos,
classificando-as da seguinte maneira:
Dificuldade em diferenciar quantidade e concentração;
Confusão entre coeficiente estequiométrico e quantidade de moléculas presentes no
sistema; não aceitação da existência de reações reversíveis;
Coexistência de duas espécies em um mesmo recipiente, entre outras.
Hernando e col. (2003) argumentam que os principais empecilhos encontrados durante
o processo de aprendizagem são resultado das deficiências epistemológicas, conceituais e
atitudinais do ensino tradicional. Dessa forma torna-se importante entender como ocorre a
compreensão dos conceitos químicos por parte dos alunos, os processos e caminhos utilizados
na construção do conhecimento.
2.6 A importância dos Modelos Mentais na construção do conhecimento
O estudo de modelos mentais possibilitou um avanço no que diz respeito ao
entendimento da cognição humana, consequentemente, contribuiu de forma direta para o
desenvolvimento do processo de ensino e aprendizagem, possibilitando uma reflexão a cerca
da construção e estruturação do conhecimento no pensamento humano. Esse novo olhar tem
ganhado impulso e começa a estar presente como um fator determinante no desenvolvimento
das últimas pesquisas na área de ensino de ciências (KRAPAS e col. 1997). Embora o estudo
sobre modelos tenha gerado novas formas de entender os problemas que surgem no processo
de ensino e aprendizagem, o termo “modelo” envolve um amplo significado, sendo usado
pelas pesquisas de diversas formas.
Os autores Duit e Glynn (1996) reconhecem que apesar do amplo significado do termo
modelo, este se torna pertinente quando a cognição está diretamente relacionada ao conceito
de modelos mentais. Eles afirmam que os modelos mentais são estruturas através das quais
entendemos o mundo e que estas incluem ter domínio do que se quer entender e o domínio do
que já se sabe, denominados respectivamente por eles de alvo e domínio fonte. As relações
que ocorrem entre os dois domínios geram representações que fazem parte da construção de
um modelo mental, para que isso ocorra, porém os autores ressaltam a importância do papel
das analogias no processo de formação dos modelos mentais.
62
As analogias funcionam como ferramentas que auxiliam o indivíduo durante a
construção do seu modelo mental e devem ser utilizadas de forma adequada pelo professor
para estimular o raciocínio dos alunos, auxiliando-os na construção do modelo mental
consequentemente possibilitando uma aprendizagem mais eficiente. Duit e Glynn (apud
KRAPAS, 1997) denominam a construção e evolução do conhecimento de aprendizagem
construtiva, de modo que:
“a educação em ciências, considerada do ponto de vista de um processo de
aprendizagem construtiva não pode deixar de ver no raciocínio analógico um elemento fundamental [...] aprender um modelo de ciências significa
aprender as relações analógicas que estabelecem um modelo” (p. 187).
Ou seja, aprender o que é um modelo mental e seu processo de construção é de
fundamental importância para a evolução das pesquisas na área de ciências e para o
fortalecimento da aprendizagem de conceitos por parte dos alunos.
Nersessian (1992) completa o pensamento levantando um questionamento
interessante: até que ponto o processo de formação de teorias e conceitos utilizados pelos
cientistas podem nos influenciar a pesquisar e preparar estratégias de ensino eficientes. Se os
cientistas na construção de teorias utilizaram da cognição para pensar e repensar
representações criadas para explicar dado fenômeno ao ponto de tais modelos gerarem o
modelo maior, porque não estudar como se dá o processo de formação dos modelos mentais
dos alunos a fim de auxiliá-los, seja através da instrução, de estratégias de ensino ou de
materiais utilizados, a elaborarem modelos mentais que atinjam o conceito maior, o conceito
dito como correto, aceito pela comunidade científica.
Ainda para a autora (op. cit.), conhecer o processo de construção das representações
com profundidade poderá assessorar os professores diante de diversas possibilidades no
estabelecimento de estratégias que julguem mais adequadas para a promoção de uma
aprendizagem eficaz por parte do aluno. Conhecer o processo de formação de modelos
mentais, sua natureza e seus modelos mentais não são suficientes para se chegar a
aprendizagem, é necessário que o professor de posse desses conhecimentos, dê espaço aos
seus alunos para que possam expor as representações dos seus possíveis modelos, cabendo ao
professor a partir dessas representações, fazer interferências que auxiliem seus alunos a
elaborarem modelos mentais mais consistentes.
Um fator importante na construção do conhecimento é observar e dar atenção aos
modelos mentais dos alunos bem como seu processo de formação a fim que os alunos tornem-
63
se capazes de adquirir conceitos que serão incorporados a sua estrutura cognitiva e utilizados
para situações futuras na formação de novos modelos mentais.
Gibert (apud FERREIRA, 2007) reforça a ideia afirmando que:
“a capacidade de estudantes para formar e expressar modelos mentais
progrediria se lhes fossem proporcionadas oportunidade explícitas para que
tomassem consciência dos seus modelos mentais e tivessem chance de expressá-los” (p. 26).
Trabalhar com modelos mentais possibilita a visualização de objetos, ideias e sistemas
que são complexos, porém para fazer uso desses modelos é necessário diferenciar modelos
mentais de modelos científicos. Krapas et al (1997) considera que o modelo mental está
diretamente ligado à forma como se representa mentalmente uma situação real ou imaginária,
ou seja, esses modelos são produtos de um processo de representação de um mundo
construído a partir das relações analógicas.
Gilbert e Boulter (apud KRAPAS, 1997) definem e diferenciam os diversos tipos de
modelo da seguinte forma:
Modelo mental como uma representação individual e pessoal da mente humana;
Modelo expresso é como o indivíduo expressa seu modelo mental;
Modelo consensual, modelo testado por uma comunidade capacitada para tal;
Modelo pedagógico utilizado pelos professores para planejar, explicar e dar sentido a
determinada lei ou sistema. Observe que, para esse autor modelo pedagógico e modelo
de ensino se equivalem.
Para Duit e Glynn (1996) as relações analógicas que são formadas durante o processo
de construção de um modelo são de fundamental importância para a construção de uma
aprendizagem significativa, o raciocínio analógico se torna, portanto essencial para entender a
educação em ciências do ponto de vista da construção da aprendizagem.
Johnson-Laird (apud MOREIRA, 1999) argumenta que o conhecimento adquirido
depende do processo de formação de modelos mentais. Assim, os modelos pedagógicos
produzidos tem por base uma ideia, um objeto, que serão projetados na mente humana a fim
de produzir modelos mentais que sejam eficientes para atender satisfatoriamente uma dada
situação. Podemos entender, portanto, que um modelo é o intermédio entre as abstrações da
mente humana e as situações concretas, reais, como por exemplo, a experimentação.
As contribuições do estudo dos modelos mentais para as pesquisas em ensino e
aprendizagem estão cada vez maiores, segundo Moreira (1996):
64
“O aparecimento de um numero cada vez maior de artigos e pesquisas sobre
modelos mentais podem ser visto como uma consequência da grande ênfase
na mudança conceitual [...] e talvez tenha sido uma etapa necessária, pois foram os resultados dessa pesquisa que levaram os pesquisadores a buscar
outros referenciais teóricos e nessa busca, chegar aos modelos mentais” (p.
36).
Porém um dos empecilhos para a pesquisa na área é fazer com que o professor tenha
consciência dos seus próprios modelos mentais e que, ao ministrar uma aula possa tomar
ciência que seus modelos podem auxiliar na formação de outros modelos mentais e que são de
fundamental importância para o entendimento e a compreensão de diversos conceitos. É
validada a ideia de que conhecer os modelos mentais dos alunos e procurar alternativas para
que os mesmos possam expor seus modelos mentais contribui para a aquisição de um
conhecimento que “não é cópia da realidade, mas da construção humana” (FERREIRA,
2007).
Moreira (1996) ressalta a diferença entre modelo conceitual e modelo mental,
compreender essa diferença talvez tenha sido um dos grandes ganhos para as pesquisas, uma
vez que o primeiro está relacionado ao modelo que se pode ensinar e o segundo a aquilo que
se quer investigar, entender.
Por fim, se as práticas científicas estão baseadas na criação de modelos para explicar
fenômenos, estas devem ser incorporadas ao processo de aprendizagem, propondo uma
reflexão acerca de como se dão e como funcionam os processos de construção do
conhecimento com aporte no estudo dos modelos mentais, de modo que novos caminhos
comecem a surgir aproximando os modelos consensuais dos modelos produzidos pelos
alunos, neste conjunto os modelos pedagógicos assumem um importante papel, o de fonte
para o aprimoramento do modelo mental, ou seja, é a partir do modelo pedagógico que se
desenvolverá um modelo mental aceitável do modelo consensual (KRAPAS, 1997).
2.7 A formação de professores e os modelos mentais
Os sistemas de ensino na formação de professores inicialmente eram caracterizados
pelo modelo 3+1 que promovia a separação entre teoria e prática e as posteriores mudanças
nas grades curriculares dos cursos de Química Licenciatura. Com o objetivo de possibilitar
uma maior articulação entre estas duas extremidades (teoria e prática) ocorreram reformas nos
currículos ao longo dos anos, porém essas mudanças não obtiveram êxito em solucionar
problemas de formação dos futuros professores (PEREIRA, 1989).
65
Como consequência, temos a formação inadequada dos futuros professores na área de
ciências. Ora, se os professores recebem uma má formação logo eles não estão preparados
para darem aulas consistentes, o que pode gerar empecilhos para uma aprendizagem
significativa por parte do aluno. Schnetzler (2000) enfatiza as consequências de uma má
formação do professor “geralmente os professores têm sido mal formados e que, por isso, não
são/estão preparados para darem “boas aulas” em quaisquer níveis de escolaridade” (p. 13).
É de fundamental importância que durante a formação dos professores tenhamos a
teoria, a prática e a reflexão agindo em conjunto, reflexão essa que leva a pensar e repensar a
prática enquanto mediador da construção do conhecimento. É importante que o professor
tenha consciência dos elementos que influenciam na sua formação e que reflete na sua prática
pedagógica.
Gil-Pérez e Carvalho (1993) apontam algumas necessidades que devem ser
consideradas ao longo do processo de formação de professores e suas relações como
observado na figura 4, que são:
Conhecer e dominar os conteúdos específicos a serem ensinados;
Romper com visões simplistas sobre ensino e sobre ciências;
Planejar, desenvolver e avaliar atividades que contemplem a construção e
reconstrução de ideias visando o aprimoramento do conhecimento,
consequentemente viabilizando uma aprendizagem significativa;
Questionar e refletir sobre ideias de senso comum, apresentadas pelos docentes;
Adquirir fundamentação teórica e manter contato com as pesquisas produzidas no
campo do ensino de ciências entre outras;
Ter senso crítico;
Analisar criticamente a formação atual dada aos professores a fim de gerar
resultados que possam contribuir para a sua melhoria.
Pontos a serem considerados durante os cursos de formação de professores, dentro
desses daremos destaque ao conhecer e dominar os conteúdos específicos a serem ensinados.
66
Figura 4: Esquema das variáveis da formação de professores
(CARVALHO, A.M.P.; D. GIL-PÉREZ. 1993, p. 19)
Faz-se necessário, portanto, que o professor conheça a matéria a ser ensinada, suas
limitações, seus conceitos e, principalmente, os modelos usados para auxiliar na
aprendizagem por parte dos alunos, modelos esses que podem ser facilitadores do processo
caso o professor tome consciência do seu próprio modelo mental, dos modelos utilizados para
melhor compreensão dos alunos, neste caso não estamos falando de modelos mentais, mas de
modelos conceituais e que ao ministrar suas aulas, possa auxiliar seus alunos na construção
dos modelos mentais deles.
Para Maldaner (2000), saber mediar de forma adequada os conteúdos, permita que os
alunos deem significados coerentes aos conceitos adquiridos, torna-se uma forma de
promoção para uma aprendizagem mais eficaz sem prejuízo ao desenvolvimento cognitivo do
aluno.
Alarcão (1998) contempla que uma formação tendo por base essas características
acima citadas, passa a delegar ao professor responsabilidades como auxiliar os alunos a
enfrentar e superar dificuldades, respeitar o conhecimento trazido para a sala de aula pelos
alunos, ajuda-los a entender como funciona o processo de formação do conhecimento
consequentemente o processo de desenvolvimento cognitivo.
67
Entender que a aprendizagem de novos conceitos depende não só do conhecimento
inicial, mas também dos modelos mentais criados tornando-se ponte para uma aprendizagem
cada vez mais eficiente, através das relações internas ou externas fazendo o reconhecimento
das habilidades cognitivas dos alunos que são individuas que visam proporcionar momentos
de atuação da construção do conhecimento e a busca incansável no processo de aprendizagem
de conceitos voltado para a teoria pedagógica dos modelos mentais na construção do
conhecimento.
Para um melhor resultado durante o processo de formação do professor Freire (2001)
ressalta que este deve se basear essencialmente na reflexão sobre a prática, para o autor
somente com uma reflexão crítica, os problemas poderão ser corrigidos, minimizados
resultando num processo de ação-reflexão-ação.
Para Schnetzler (2000) existe uma relação entre reflexão, pesquisa e uma boa
formação profissional “implica, por sua vez, em qualificar a reflexão e a pesquisa que se colocam
necessárias ao desenvolvimento profissional docente e à melhoria da qualidade educativa” (p. 25).
Mas para que um professor reflita sobre a própria prática é fundamental a integração
entre os conhecimentos teóricos e os conhecimentos adquiridos com a prática e que estes ajam
em conjunto em um processo de contínuo de ação/reflexão/ação, como considera Ferreira
(2007):
“atualmente ressalta-se a necessidade da busca de uma prática reflexiva por
parte do profissional de educação, na qual suas atitudes e instrumentos de trabalho possam propiciar ao educador, meios de aumento de qualidade de
seu fazer pedagógico” (p.42).
Assim sendo, Maldaner (2000) destaca que a partir do momento que o professor tomar
consciência da sua prática como prática fundamental e simples que deve acontecer
constantemente, alguns dos problemas que ocorrem no processo de ensino e aprendizagem
começarão a ter possibilidades de solução. No entanto, enquanto os professores não se derem
conta da reflexão e mais dos processos que envolvem a construção do conhecimento, os erros
continuarão a se repetir.
Portanto, podemos concluir que durante a formação do processor integrar a teoria a
prática somente não gera resultados promissores, porém a partir do momento que a reflexão
entra nesse contexto como elemento essencial no processo de construção do saber, no
processo de ensino e aprendizagem, este passa a ter um direcionamento para uma
aprendizagem significativa.
68
CAPÍTULO 3 – CAMINHOS METODOLÓGICOS, ANÁLISE DOS RESULTADOS
Neste capítulo, descrevo os caminhos metodológicos que utilizei durante o
desenvolvimento da pesquisa, a escolha pelo tipo de pesquisa, apresentar os instrumentos de
coleta de dados, a fim de obter dados consistentes, na identificação de possíveis modelos
mentais e responder aos questionamentos que me fizeram estudar sobre essa temática.
Também apresento a análise e discussão dos resultados obtidos, os possíveis modelos mentais
identificados e sua evolução ou não a partir da instrução.
3.1 Contexto da Pesquisa
A presente pesquisa foi realizada na Universidade Federal de Sergipe (UFS), no curso
de Química Licenciatura (QL) oferecido pela instituição no período noturno, disponibilizando
60 vagas anualmente. O curso de QL tem como objetivo formar professores de Ciências para
o ensino fundamental e médio, que possuam uma dimensão interdisciplinaridade juntamente
com uma formação científica que os leva a reflexão e ao desenvolvimento de pesquisa na
área. Portanto o curso é composto em linhas gerais de 50% de conteúdo específico e 50% de
conteúdos voltados para a educação, assim os alunos além de dominar os conteúdos
específicos, adquirem competências associadas ao processo educacional, com isso o curso
visa à interação entre teoria e prática vivenciada pelos seus alunos nas disciplinas de estágio.
A pesquisa foi realizada com licenciandos de química da Universidade Federal de
Sergipe (UFS), durante as aulas das disciplinas de Estágio Supervisionado para o Ensino de
Química (ESEQ) e Metodologia e Instrumentação para o Ensino de Química, nos semestres
2012.2 e 2013.2 respectivamente, totalizando um quantitativo de 47 licenciandos participantes
da pesquisa.
A pesquisa em questão adotou uma abordagem de caráter qualitativo, do tipo estudo
de caso, que tem como objeto de estudo a compreensão do processo de formação dos modelos
mentais referente ao conteúdo de Equilíbrio Químico apresentado pelos licenciados desta
instituição, especificamente cursando as disciplinas descritas anteriormente.
Para Silva (2003) a investigação qualitativa enfatiza a descrição, a indução, a teoria
fundamentada e o estudo das percepções pessoais. Tal investigação assume muitas formas e é
conduzida em múltiplos contextos. Seu caráter qualitativo está na captação de significados,
nas definições da situação e nos pontos de vista dos sujeitos envolvidos na pesquisa, envolve
69
ainda, a obtenção de dados pelo contato direto do pesquisador e os sujeitos pesquisados
(LÜDKE e ANDRÉ, 1986), porém sem interferir diretamente na qualidade das informações a
partir das quais será possível construir a análise e chegar à compreensão mais ampla do
problema delineado. Para Piovesan e Temporini (1995) a pesquisa qualitativa implica em uma
melhor compreensão do comportamento humano quando se leva em conta o contexto no qual
o indivíduo está inserido.
A pesquisa levou em consideração o contexto na qual foi desenvolvida no processo de
análise. A forma como os conteúdos são trabalhados na academia, por exemplo, pode ser uma
das hipóteses para entender a maneira simplista de como licenciandos, futuros professores
explicitam o conceito de Equilíbrio Químico.
Como a pesquisa objetiva levantar os modelos mentais dos licenciandos sobre
Equilíbrio Químico e através da instrução e reflexão tentar aperfeiçoa-los, o presente estudo
leva em consideração o estudo dos fenômenos que auxiliam na construção dos modelos
mentais, as questões investigativas não são delimitadas com indicações de variáveis, como no
caso de pesquisas em que se explora causa e efeito, mas são orientadas para a compreensão
dos fatos/fenômenos em toda a sua complexidade. A abordagem qualitativa apresenta
características nas quais tem o pesquisador como seu principal instrumento e o ambiente
como fonte de coleta de dados. Para os autores Lüdke e André (1986) “a pesquisa qualitativa
supõe o contato direto e prolongado do pesquisador, com o ambiente e a situação que está
sendo investigada, via de regra através do trabalho intensivo de campo” (p. 11).
Este contato direto do pesquisador com os sujeitos de pesquisa é justificado, pela
interferência do contexto nos fenômenos que estão sendo investigados, porém esse contato é
feito sem influenciar ou modificar o ambiente na qual a pesquisa está sendo desenvolvida,
para que os resultados obtidos sejam os mais reais possíveis.
Os dados coletados geralmente são descrições de pesquisas, acontecimentos, ou ainda
de fenômenos que trazem consigo características e observações particulares e individuais, que
são obtidos mediante entrevistas, questionários, desenhos entre outros. Nesta pesquisa os
instrumentos de coleta de dados, tais como, questionários, desenhos, observações e
transcrições, foram de suma importância para o entendimento do processo de formação dos
modelos mentais. Ainda segundo Lüdke e André (1986) o pesquisador deve estar atento a
todos os dados coletados, pois aspectos triviais e questões simples podem apresentar
elementos importantes para o entendimento do problema estudado.
Para Bogdan e Biklen (1994) a pesquisa qualitativa engloba várias características,
sendo definida como:
70
“[...] um termo genérico que agrupa diversas estratégias de investigação que
partilham determinadas características. Os dados recolhidos são designados
por qualitativos, o que significa ricos em pormenores descritivos relativamente a pessoas, locais e conversas, e de complexo tratamento
estatístico. As questões a investigar não se estabelecem mediante
operacionalização de variáveis, sendo, outrossim, formuladas com o objetivo
de investigar os fenómenos em toda a sua complexidade e em contexto natural” (p. 16).
Assim sendo, a pesquisa qualitativa se utiliza de diversos métodos investigativos no
estudo de um fenômeno em uma determinada situação, que procura tanto encontrar o sentido
desse fenômeno quanto interpretar os significados que as pessoas dão a eles (CHIZZOTTI,
2003). Portanto, a pesquisa qualitativa não segue um método rígido, um padrão, ela se
desenvolve de várias formas a depender do contexto e da leitura que o indivíduo faz do
problema que está sendo investigado, preocupando-se em retratar a perspectiva dos indivíduos
envolvidos enfatizando o processo em detrimento do produto.
Dentre as diferentes formas que a pesquisa qualitativa pode se apresentar, adotamos a
abordagem de estudo de caso que tem como características fundamentais:
a descoberta, na qual o pesquisador está em constante busca por respostas para
tentativa de compreender as interrogações que surgem ao longo do
desenvolvimento do seu trabalho;
ressalta a importância da compreensão do contexto em que se desenvolve a
pesquisa, com o objetivo de obter dados mais completos;
busca retratar a realidade de forma mais completa possível levando em
consideração todas as variáveis que estão relacionadas ao problema ou situação
estudada;
fazer uso de diferentes fontes de informação, que possibilitam uma variedade
de dados, coletados em diferentes momentos da pesquisa, pois os cruzamentos
dessas informações darão origem a novos dados que ira confirmar hipóteses ou
excluir possíveis suposições levantadas;
permite a generalização de determinadas situações e resultados, permitindo que
os indivíduos durante a pesquisa possam fazer “generalizações naturalísticas”
que segundo Stake (1983) estas ocorrem devido ao conhecimento do sujeito
em questões, quando tenta associar os resultados obtidos com dados frutos da
sua experiência pessoal;
representa os diferentes pontos de vista e as ideias conflitantes elucidados
pelos sujeitos estudos; os resultados são obtidos utilizando linguagens e
71
diferentes formas que o pesquisador julgar mais acessível e condizente para se
obter dados relevante para o entendimento do problema investigado (LÜDKE e
ANDRÉ, 1986).
Ainda para os autores o estudo de caso se preocupa com a “compreensão de uma
instância singular. Isso significa que o objeto estudado é tratado como único, uma
representação singular da realidade que é multidimensional e historicamente situada”
(LÜDKE e ANDRÉ, 1986, p.21).
Tendo como característica primordial o conhecimento como algo inacabado e como
uma construção que é feita e refeita constantemente, o pesquisador estará sempre buscando
novas respostas e indagações no desenvolvimento do seu trabalho. Como nos propusemos a
levantar e entender o processo de construção de possíveis modelos mentais de Equilíbrio
Químico e até que ponto a instrução apoiada no conhecimento das concepções alternativas
sobre o tema é capaz de aperfeiçoar ou não os modelos mentais desses licenciandos tornando-
os mais próximo do aceito cientificamente, iniciou-se a busca por estratégias que nos
auxiliassem no levantamento de tais modelos mentais.
Como fonte de dados foram utilizados questionários com questões abertas,
dissertações desenvolvidas pelos licenciandos, textos científicos, gravações de áudio e vídeo
feitas mediante autorização concedida pelos licenciandos para posterior transcrição. A análise
dos dados teve uma abordagem qualitativa, a qual foi aplicada para fundamentar e explicar os
dados pesquisados e analisados na nossa pesquisa pretendendo validar o trabalho científico. A
metodologia utilizada bem como os instrumentos de coleta de dados serão descritos e
explicadas no item a seguir.
3.2 Problema Investigado
Tendo por base que o levantamento dos modelos mentais dos licenciandos é algo
complexo, propomos procurar forma de levantar esses modelos e identificar os processos de
formação dos mesmos, para posteriormente tentar através da instrução aperfeiçoá-los.
Portanto, a pesquisa realizada pretendia propor possíveis soluções ou novas maneiras para
solucionar e/ou minimizar problemas referentes à aprendizagem de determinados conceitos,
neste caso referente ao conteúdo equilíbrio químico.
Inicialmente foi feito um levantamento de caráter exploratório, para definir qual
conteúdo químico seria trabalho durante esta pesquisa, decidimos pela teoria do equilíbrio
químico era um dos conteúdos em que os alunos apresentavam maior dificuldade em
72
aprender, talvez por ser um conteúdo no qual haja uma grande necessidade de utilizar
abstrações e a imaginação na formulação de modelos. Optamos por levantar os modelos
mentais dos licenciandos sobre essa temática e em seguida compartilhar os mesmos com os
licenciandos, pois acreditávamos que pudesse auxiliá-los na própria construção conceitual,
como no estabelecimento futuro de estratégias a serem utilizadas nas salas de aula.
As dificuldades na compreensão da Química em particular do tema escolhido, são
atribuídas a dois fatores segundo os licenciandos (JÚNIOR e SILVA, 2009):
A Química por ser uma ciência muito abstrata, exige muito da imaginação dos alunos
e os mesmos ainda não tem maturidade suficiente para fazer abstrações e incorporar
ao seu cognitivo determinados conceitos;
A pouca quantidade de aulas, necessárias para o levantamento e construção de
concepções e modelos mentais respectivamente.
Para o levantamento dos modelos mentais de equilíbrio químico foram feitas duas
coletas de dados, para que pudéssemos entender como se formavam os modelos mentais de
Equilíbrio químico nos licenciandos e para posteriormente fazer novas intervenções que nos
proporcionassem, ou não, a identificação de alterações nos modelos mentais desses
licenciandos.
3.3 Perfil do Grupo Estudado
A pesquisa foi desenvolvida durante segundo semestres de 2012 e 2013, com duas
turmas de acadêmicos, uma do oitavo período e outra do segundo período nesta ordem do
curso de Química Licenciatura da UFS, com participação da professora formadora que
ministrava aulas nas duas turmas. Os sujeitos de pesquisa totalizaram cerca de 80% dos
alunos matriculados nas disciplinas, que corresponde a 47 licenciandos e 1 professora
formadora, sendo uma das turmas era composta por 17 acadêmicos e a outra, por 30
acadêmicos.
Na primeira turma os encontros ocorreram durante as aulas de Estágio Supervisionado
para o Ensino de Química, ministradas nas terças-feiras e quintas-feiras, tendo uma duração
de 50 minutos cada aula, totalizando uma carga horária de 90h. Na segunda turma, os
encontros ocorreram nas sextas-feiras na disciplina Metodologia e Instrumentação para o
ensino de química com uma carga horária também de 90h.
73
Para o desenvolvimento da pesquisa foram utilizadas quatro aulas de cada turma, nas
quais foram aplicados os instrumentos de coleta de dados com o objetivo de levantar os
possíveis modelos mentais desses licenciandos.
Os licenciandos da primeira turma que já se encontravam no oitavo período do curso,
cursaram cerca de 80% das matérias básicas do curso e 60% das matérias pedagógicas, como
podemos observar na tabela 1, a composição de ambas, vale ressaltar que são nos últimos
períodos do curso que são ministradas as disciplinas de estágios.
Matérias Específicas Matérias Pedagógicas
Fundamentos de Química e Química
Orgânica e Físico – Química
Metodologia e Instrumentação para o Ensino
de Química
Cálculo I, II Temas Estruturadores para o Ensino de
Química I, II, III
Vetores e Geometria Analítica Estrutura e Funcionamento da Educação
Básica
Física A Ferramentas Computacionais
Química Inorgânica I, II Estágio Supervisionado para o ensino de
Química I, II, III, IV.
Química dos Compostos Orgânicos I,
II e Experimental
Pesquisa em Ensino de Química I e II
Biomoléculas, Química Ambiental Língua Brasileira de Sinais
Estatística básica aplicada a Química Atividades complementares em Química
Licenciatura
Química Analítica, Métodos
Instrumentais de Análise e Analítica
Experimental
Físico -Química I, II e laboratório
Tabela 1: Disciplinas que compõe o currículo de Química da UFS
Os licenciandos dessa primeira turma (T1) até então não cursaram ou estavam
cursando as disciplina: Biomoléculas e Química Ambiental, porém todos já haviam cursado
as disciplinas Fundamentos de Química e a Físico-Químicas I, II e laboratório. Em relação às
matérias pedagógicas para cursar o Estágio Supervisionado em ensino de química II era
necessário ter cursado a disciplina Estágio I que é pré-requisito para as demais disciplinas
pedagógicas.
Já na segunda turma (T2), os licenciandos estavam cursando o segundo período do
curso, tendo cursado apenas as disciplinas de Fundamentos de Química onde são abordados e
discutidos os conteúdos gerais de Química, inclusive Equilíbrio Químico. A disciplina
74
Metodologia e Instrumentação para o Ensino de Química era a primeira disciplina pedagógica
com a qual tiveram contato.
As disciplinas foram escolhidas com a finalidade de se obter uma amostra heterogênea
composta por antigos e novos licenciandos, além do fato da professora formadora ser a
responsável por ministrar estas disciplinas do curso neste ano, fator que facilitou o
desenvolvimento do trabalho, uma vez que alguns dos alunos já a conheciam de outras
disciplinas e outros de ouvirem falar, facilitando o entrosamento e as relações entre professor-
aluno, aluno-professor. As aulas foram elaboradas pela pesquisadora, autora desse trabalho e
posteriormente discutidas com a professora formadora, porém a instrução foi sistematizada e
organizada pela própria professora formadora, mediante as necessidades dos licenciandos no
decorrer do processo atendendo ao objetivo da pesquisa que buscava identificar possíveis
modelos mentais sobre Equilíbrio Químico.
Vale ressaltar que na grade curricular do curso oferecido por essa instituição de
ensino, as matérias pedagógicas não dependem da aprovação nas disciplinas específicas, ou
seja, os licenciandos podem cursar as disciplinas pedagógicas sem terem sido aprovados em
fundamentos em química, por exemplo. Esse é um dos primeiros indícios da problemática a
formação de professores nesta instituição, pois os licenciandos podem ir para o Estágio I e II
sem ter tido contato com o conhecimento químico necessário para trabalhar em sala de aula,
já que muitos licenciandos argumentam não terem tido química durante o Ensino Médio.
A tabela 2 a seguir mostra os pré-requisitos das disciplinas que compõe a parte
pedagógica do curso de Química Licenciatura é possível observar que a grade permite que tais
disciplinas não tenha qualquer ligação com aquelas que tratam do conteúdo específico. E
ainda, os licenciandos argumentam que “é mais fácil terminar as disciplinas pedagógicas, pois
as formas de avaliação são mais flexíveis dos que as provas aplicadas nas disciplinas
específicas”. Não existe diálogo que reflita troca de experiências e conhecimentos entre os
professores formadores que ministram as disciplinas de química com os professores que
ministram as disciplinas de ensino de química, não há um trabalho de colaboração na
constituição de um curso de licenciatura. Os professores formadores que ministram as
disciplinas de química para a licenciatura o fazem para o bacharelado e a forma de atuação é
praticamente a mesma.
75
Código da disciplina Nome da disciplina Pré-requisito
PSICO0094 Introdução a Psicologia da aprendizagem Não há
QUI0205 Metodologia e Instrumentação para o Ensino
de Química
Não há
QUI0209 Ferramentas Computacionais QUI0205
QUI0206 Temas I QUI0205
QUI0207 Temas II QUI0206
QUI0211 Pesquisa I Não há
QUI0208 Temas III QUI0206
QUI0212 Pesquisa II QUI0211
QUI0213 Estágio Supervisionado I QUI0205
QUI0214 Estágio Supervisionado II QUI0213
QUI0215 Estágio Supervisionado III QUI0213
QUI0216 Estágio Supervisionado IV QUI0213 Tabela 2: Pré-requisitos das matérias pedagógicas
A professora formadora participante desta pesquisa é bacharel em Química e Química
Industrial pela Universidade de São Paulo e Licenciada pela Faculdade Oswaldo Cruz,
obtendo o título de mestra em Química em 2002, pela UNICAMP e doutorado em Ensino de
Ciências e Matemática, em 2010 pela USP. Tem experiência na área de Educação Química,
pesquisando e orientando sobre os seguintes temas como: ensino de química; química verde;
educação com ênfase curricular CTSA; formação de professores; modelos em química;
alfabetização científica. Atualmente é professora adjunta do departamento de Química da
Universidade Federal de Sergipe (UFS) e professora pesquisadora de pós-graduação,
cadastrada no Núcleo de Pós-Graduação de Ensino de Ciências e Matemática da UFS.
3.3 Instrumentos de coleta de dados
Para o levantamento dos dados é preciso selecionar e se utilizar de instrumentos que
permitam coletar dados que expliquem ou apresentem indícios de respostas aos seus
questionamentos e atendam aos objetivos da pesquisa. Segundo Oliveira (2003) a seleção dos
instrumentos de coleta de dados devera ser “adequadas, que preencham os requisitos de
validez, confiabilidade e precisão” (p. 49). Desse modo optamos por selecionar instrumentos
que permitissem sondar, observar, fazer interferências e consequentemente obter resultados
que permitissem a identificação de possíveis modelos mentais e seu aprimoramento.
Dos diversos instrumentos, optamos pela utilização de questionários compostos por
questões abertas. O questionário é um instrumento importante na coleta de dados, pois
objetiva a descrição de características de uma determinada pessoa, situação ou fenômeno,
76
tendo sua aplicação como ferramenta essencial para descobrir e interpretar nas falas escritas
dos pesquisados informações que auxiliem na compreensão dos problemas da pesquisa.
Outro instrumento de coleta de dados foi um experimento envolvendo o tema
equilíbrio químico, já que a experimentação proporciona uma possível representação dos
fenômenos bem como uma melhoria da aprendizagem do aluno, além de possibilitar a criação
de modelos mentais expressos através de representações que auxilia na compreensão do
processo de aprendizagem. Para Giordan (1999) a experimentação também:
“tem a função de alimentadora desse processo de significação do mundo,
quando se permite operá-la no plano da simulação da realidade. Nas
situações de simulação, desencadeia-se um jogo entre os elementos e as relações, que devem manter correspondência com seus análogos no plano do
fenômeno. É nesse palco de simulações que podem se formar ambientes
estimuladores para a criação de modelos mentais pelo sujeito, que passa a reconhecer nos modelos ora simulados a primeira instância de representação
analógica da realidade” (p. 47).
Na segunda turma utilizamos também texto envolvendo concepções alternativas sobre
equilíbrio químico. A utilização de texto pode resultar em uma atividade discursiva que se
desenvolve em condições de produção distintas daquelas em que os cientistas produzem o
conhecimento científico, mas contribui na ampliação do conhecimento do indivíduo. As
recomendações curriculares contidas nos Parâmetros Curriculares Nacionais de Ciências
Naturais enfatizam a importância da familiarização dos estudantes com textos científicos, o
que possibilita a expansão de suas possibilidades de entendimento e de expressão através das
linguagens da ciência (BRASIL, 2000) e gravações de áudio e vídeo que representa um
conjunto de dados necessários à compreensão do objeto de estudo.
Todos os instrumentos de coleta de dados citados anteriormente foram utilizados para
o levantamento das informações, nas duas turmas foram utilizados questionários (Apêndice B
e C) que tinham o objetivo entender os processos e meios utilizados na construção dos
possíveis modelos mentais escolhidos pelos licenciandos (Apêndice B e C). O experimento
que visava promover condições para a construção dos modelos mentais sobre EQ e o texto
utilizado somente com a segunda turma, tinha o propósito de fazer com que os licenciandos
conhecessem as diferentes concepções alternativas dos alunos obre a temática em questão,
bem como verificar se alguma das concepções trazidas no texto científico eram também
concepções pertencentes a esses licenciandos.
Assim sendo, a presente pesquisa foi realizada em duas etapas, nas quais os dados
foram coletados de maneiras diferenciadas, cada etapa de coleta de dados era composta de três
77
momentos. A seguir serão descritos os percursos metodológicos utilizados em cada uma das
etapas de coleta de dados e os motivos das mudanças nas metodologias utilizadas no
levantamento dos dados da segunda etapa.
3.4 Percurso metodológico da primeira coleta de dados (T1)
A primeira etapa da pesquisa foi realizada com dezessetes licenciandos da turma de
Estágio Supervisionado em Ensino de Química (ESEQ) II, que cursavam regularmente a
disciplina. Nesta primeira tentativa de levantamento de possíveis modelos mentais utilizamos
algumas estratégias de ensino na tentativa de identificar possíveis representações dos modelos
mentais dos licenciandos em Química sobre a temática da Teoria de Equilíbrio Químico e
testar quais destas estratégias nos auxiliariam no levantamento desses dados nos permitindo
alcançar nosso objetivo, já que não existe uma metodologia específica que permita facilmente
levantar e identificar modelos mentais, uma vez que estamos falando do modo como se
processam as estruturas no pensamento humano.
Iniciamos assim, a primeira fase da pesquisa, a qual foi dividida em três momentos.
Cada momento tinha um objetivo específico, que nos levassem ao final do processo conhecer
quais eram os possíveis modelos mentais desses licenciandos sobre a Teoria de Equilíbrio
químico e como eles foram construídos, como observados a seguir:
Figura 5: Etapas realizadas para a primeira coleta de dados
No primeiro momento, foi feita uma apresentação dialogada com os licenciandos
sobre a importância de se conhecer os modelos mentais e sua relação com a formação do
1º momento
Apresentção para os discentes,
sobre o estudo a ser ralizado
Início da instrução feita pela professor
formadora
2º momento
Realização do experimento
Sistematização das hipóteses dos
discentes
3ª momento
Aplicação do questionário
78
professor, seguida da explanação de como seria a dinâmica das aulas e sua finalidade. Neste
momento nos propusemos a trabalhar:
A importância da pesquisa na formação de professores;
A importância de conhecer e entender os seus próprios modelos mentais e
De que forma tal compreensão interferiria na formação e atuação do licenciando e
futuro professor.
Em específico, no nosso caso, objetivamos identificar e compreender possíveis
modelos mentais, o processo de formação dos mesmos, ou ainda, a forma como os
licenciandos construíram seus modelos mentais para explicar um dado experimento
envolvendo reação em Equilíbrio Químico (E.Q.) e de que forma a instrução poderia auxiliá-
los na otimização ou não dos seus modelos.
Após a discussão a professora formadora (PF), iniciou a aula fornecendo elementos
para auxiliar os licenciandos na elaboração de seus modelos mentais através da instrução,
pois, segundo Moreira (1996) os indivíduos geram modelos mentais a partir das informações
recebidas e são capazes de fazer deduções e adaptações, sem precisar depender de
recordações ou lembranças falhas, já que esses modelos não são possíveis de serem
construídos com as informações trazidas pelo indivíduo por se tratarem de modelos
específicos de uma área de conhecimento.
No segundo momento foi realizado em sala o experimento (Apêndice E) envolvendo
E.Q. juntamente com os licenciandos. O experimento envolvia uma transformação química na
qual os gases NO2 (gás marrom) e N2O4 (gás incolor) coexistiam em equilíbrio químico.
Esses gases eram produzidos a partir do aquecimento do nitrato de chumbo Pb(NO3)2
em estado sólido. Em um tubo de ensaio foi colocado uma pequena quantidade de nitrato de
chumbo e vedado com uma rolha, com o auxílio de um pinça de madeira esse tubo foi
aquecido até a formação de ambos os gases (N2O4 e NO2), sendo o dióxido de nitrogênio
(NO2) o gás predominante naquela temperatura, evidenciado pela coloração marrom. Durante
a realização da prática a professora formadora começou a fazer algumas indagações aos
alunos sobre o que estava acontecendo e como eles explicariam tal fenômeno.
O experimento foi utilizado como forma direta de investigar os modelos mentais
desses licenciandos a fim de obter de forma escrita, simbólica ou falada expressões ou
indagações que nos possibilitassem a identificação destes e os caminhos que esses alunos
escolheram na construção dos mesmos. Dessa forma, para identificar os modelos mentais é
necessário se utilizar de metodologias baseadas na ideia de que as representações mentais
podem ser moldadas a partir do conhecimento inicial e das suas interações (MOREIRA,
79
1996). Investigar e estudar os modelos mentais não é fácil, visto que eles não estão prontos e
são muitas vezes incoerentes e confusos, para o autor (op. cit.):
Não adianta buscar modelos mentais claros, nítidos, elegantes, pois os
modelos que as pessoas de fato têm são estruturas confusas, mal feitas,
incompletas, difusas. É com esse tipo de representação mental que o pesquisador nessa área tem que lidar e tentar entende (Norman apud
MOREIRA, 1996 p. 211).
A professora formadora, após a realização do experimento, continuou com o processo
de instrução e com o auxílio de indagações e respostas dos licenciandos, as equações químicas
correspondentes à prática experimental foram montadas:
Pb(NO3)2(s) → PbO2(s) + 2NO2(g)
(branco) (amarelo) (marrom)
Sendo que o dióxido de nitrogênio coexistia em equilíbrio químico com o gás
tetraóxido de dinitrogênio, como especificado na equação química a seguir e explicado aos
licenciandos, vale ressaltar que a equação abaixo representada propicia a ideia de
compartimentalização que será discutida posteriormente:
NO2(g) N2O4
(marrom) (incolor)
Após a realização do experimento a professora formadora começou a fazer uma
sistematização das respostas dadas pelos licenciandos, diante de suas indagações durante a
realização da prática experimental, e paralelamente a essa sistematização, uma instrução para
que os alunos pudessem começar a construir seus modelos mentais. Essa instrução foi feita
apoiada nos cinco momentos citados por Borges (1997, p. 211):
1. Como é o sistema? (Descrever o sistema)
2. De que o sistema é feito? (Descrever a estrutura do sistema)
3. Como ele funciona? (Explicar como funciona)
4. O que ele está fazendo? (Prever ou explicar o estado do sistema)
5. Para que ele serve? (Descrever o propósito do sistema)
No terceiro momento, os licenciandos responderam a um questionário com 13
questões abertas, questões essas apoiadas nos cinco momentos citados anteriormente. As
80
perguntas foram elaboradas para que pudéssemos identificar e entender como esses modelos
foram criados. Todo o procedimento, desde a apresentação até momento de responderem o
questionário foi gravado em áudio e vídeo, com consentimento dos licenciandos por meio de
termo escrito e assinado, para posterior transcrição e análise dos dados.
Na sequência as respostas foram analisadas individualmente, a fim de se chegar aos
modelos mentais criados pelos licenciandos para a situação de EQ apresentada. As respostas
dados pelos licenciandos foram analisados também empregando um procedimento da
estatística descritiva (média, porcentagem) de modo que fossem detectadas as informações ou
dados que ocorressem com maior frequência, possibilitando assim a agrupamento de ideias
semelhante, gerando grupos de respostas. Para a análise dos dados foram feitos recortes das
falas dos sujeitos pesquisados e dos textos e respostas produzidas por eles, seus nomes foram
substituídos por letras, os licenciandos da primeira turma (T1) serão representados pela letra
A seguida de números cardinais, como por exemplo A1, A2, A3 sucessivamente, já os
licenciados da segunda turma serão representados pela letra B seguida também por números,
como B1, B2, B3, dessa forma preservamos a identidade dos licenciandos e dos dados
obtidos.
3.5 Resultados e discussões da primeira coleta de dados (T1)
3.5.1 Equilíbrio e Equilíbrio Químico: uma ideia na visão dos licenciandos
Das respostas dadas pelos licenciandos quando questionados sobre “O que vem à
mente quando você pensa em equilíbrio e equilíbrio químico?”, pode-se perceber que eles
relacionam equilíbrio a diferentes ideias como lados iguais, quantidades iguais, estabilidade,
entre outras, as categorias criadas podem ser observadas na tabela 3 acompanhadas das suas
respectivas porcentagens. Algumas respostas dadas por licenciandos que se encaixavam em
mais de uma categoria, como no caso abaixo, por exemplo:
A1: “Equilíbrio tem de ter quantidades iguais, melhor explicando quando há
quantidades iguais de duas ou mais substâncias, ou ainda quando as proporções forem
iguais, tendo a mesma quantidade em ambos os lados”.
A2: “O equilíbrio é igual a uma balança, na qual existe a mesma quantidade em
ambos os lados, havendo uma estabilidade”.
81
Houve ainda licenciandos que deixaram a resposta em branco, outros alegaram não
responder por não saber o que responder ou por não saber diferenciar os equilíbrios dizendo
que:
A3: “Para mim não existe diferença entre o primeiro equilíbrio e o segundo
(equilibro químico), ambos tratam da mesma coisa”.
A ideia de lados iguais, mesma quantidade, fazendo referência à balança, por exemplo,
se dá devido ao conteúdo equilíbrio químico ser restrito, ou seja, trabalhado somente na
disciplina de química, quando os alunos chegam à sala de aula trazem consigo ideia do seu
cotidiano, de experiências concretas, como se equilibrar em uma corda, andar de bicicleta,
igualdade nos pratos de uma balança, experiências estas relacionadas ao equilíbrio estático
muito trabalhado na Física. Machado e Aragão (1996) argumentam o surgimento dessas
ideias afirmando que “tais ideias, de natureza macroscópica e sensorial, apresentam-se
associáveis apenas ao mundo cotidiano concreto e não ao mundo abstrato” (pg. 18). Essas
ideias podem vir a ser um obstáculo para o entendimento de outros tipos de equilíbrio, como o
é o caso de equilíbrio químico, dificultando a aprendizagem de conceitos científicos.
Ideias Respostas Porcentagem
Quantidades iguais “mesma quantidade de alguma coisa ou medida”. 38,17%
Proporção igual “quando há a mesma proporção em ambos os
lados, seja de uma reação ou de uma balança”.
15,61%
Lados iguais “quando os lados estão iguais. Ex: balança”. 20,53%
Estabilidade “acontece quando há estabilidade na reação”. 12%
Não responderam ---- 13,69% Tabela 3: Ideias dos licenciandos sobre equilíbrio
Essas ideias foram consideradas como concepções, já que trazem consigo informações
adquiridas durante sua experiência de vida, dentro de um contexto sociocultural, e um fator a
ser considerado durante a formação profissional, porque dá a oportunidade de rever e refletir
sobre o que os futuros professores pensam e sobre o que irão fazer na sala de aula.
É de fundamental importância que os professores e mediadores do processo de
construção do conhecimento tenham consciência de suas próprias concepções, para que
possam refletir na tentativa de romper com concepções simplistas e adquirir uma concepção
82
mais próxima da concepção científica e dessa forma poderão auxiliar seus alunos na
construção do conhecimento, de forma mais significativa.
Com relação ao que os licenciandos pensam e como definem equilíbrio químico as
respostas nos revelaram que os licenciandos tem dificuldade de conceituar equilíbrio químico,
apresentando respostas simplistas e incompletas, como podemos observar na tabela 4, a
seguir:
Conceito de E.Q. segundo os licenciandos
“Situação em que a velocidade de formação do produto é igual à velocidade de formação
dos reagentes”
“a velocidade da reação direta é a mesma da reação inversa”
“acontece usando as velocidades das reações produtos reagentes são constantes, entrando
assim em equilíbrio”.
“é um processo químico onde a velocidade da formação dos produtos é igual à velocidade da
formação dos reagentes.” Tabela 4: Concepções dos licenciandos sobre EQ
A análise dessas respostas nos mostrou que quando os licenciandos referem-se à
quantidade de produtos e reagentes que devem ser iguais percebe-se que os discentes
apresentam dificuldades em diferenciar igual de constante, eles não diferenciam os dois
termos, para os licenciandos a quantidade de reagente utilizado é igual à quantidade de
produto formado quantitativamente, ou seja, para ele se tem 10g de um reagente terá que ter
10g de produto, ele considera equilíbrio químico como quantidades iguais de algo.
Percebe-se ainda que a ideia de igualdade tem relação com as expressões
matemáticas, nesse caso a da constante de equilíbrio que é utilizada frequentemente para a
resolução de problemas quantitativos. Machado e Aragão (1996) argumentam que na sala de
aula é dada maior ênfase aos aspectos quantitativos em detrimento dos aspectos qualitativos, o
que prejudica a compreensão de fenômenos que exigem níveis de abstração.
Quanto às respostas que elucidavam ideias ligadas à velocidade das reações direta e
inversa, como apresentamos na tabela 4, estas mostram que o conceito foi memorizado por
parte dos licenciandos e não apropriados e incorporados ao seu cognitivo. Atkins (2003)
define que o estado de equilíbrio dinâmico é alcançado por um sistema químico fechado,
desde qualquer ponto de início, quando dois processos inversos ocorrem simultânea e
continuamente à mesma velocidade, pelo qual a composição do sistema permanece constante.
Com base nesta definição constatamos que os licenciandos memorizaram, mas não o
compreenderam o conceito, já que o primeiro grupo de resposta não é reflexo desse segundo
83
grupo, ou seja, um aprendizado que privilegia a memorização em detrimento da importância
da compreensão. Nesse sentido, podemos concluir que alguns dos licenciandos não
compreenderam o conceito, tão pouco levaram em consideração essas informações, que nos
pareceram memorizadas, a fim de auxiliá-lo posteriormente na construção de modelo mental
mais coerente e conciso.
Os licenciandos relacionam ainda o estado de equilíbrio químico à reversibilidade da
reação, ou seja, reagentes se transformam em produtos e vice-versa, esse conceito advêm da
utilização de setas para representar o sistema em equilíbrio, são setas viradas para os produtos
e seta virada para os reagentes, esse tipo de representação, sugere que tanto produtos quanto
reagentes são formados e de fato são (MACHADO e ARAGÃO, 1996).
3.5.2 Identificação dos primeiros modelos mentais: Análise e Resultados
Os primeiros modelos mentais identificados nos licenciandos de T1 foram analisados
individualmente, tendo por base todos os dados obtidos pelos diferentes instrumentos de
coleta de dados. Cada modelo mental identificado é individual, porém apresentam
semelhanças entre si. De acordo com Moreira (1996), não existe modelos mentais idênticos,
capazes de formar grupos homogêneos, pois o processo de construção de cada modelo mental
é particular a cada indivíduo, por isso apresenta variações. Os modelos mentais são
individuais, podendo ou não apresentar semelhanças.
Os dados foram organizados levando em conta a semelhança entre possíveis modelos
mentais e as principais ideias contidas em cada modelo, assim foi possível agrupar os
modelos mentais em sete tipos, vale ressaltar que cada tipo de modelo mental apresentam
variações visto que os modelos são individuais e sua forma de representá-los, ou seja, os
modelos expressos, aos quais acessamos, permite que haja semelhança entre os mesmos,
possibilitando o agrupamento que apresentam ideias parecidas. Na tabela 5 é possível
observar alguns dos modelos mentais identificados bem como suas hipóteses que se referem
ao modo como os licenciandos explicam o sistema e suas alterações. A seguir serão
apresentados e discutidos os modelos mentais identificados.
84
Modelos Mentais Hipótese
1
O licenciando não concebe o fenômeno como uma transformação
química, mas sim como mudança de estado físico: de sólido para
gasoso.
2 Para o pesquisado a mudança de coloração ocorre devido à troca
de energia.
3 Não admitem a coexistência das espécies (N2O4 e NO2) em
equilíbrio.
4 Não contempla a existência do gás incolor (N2O4), ou seja, se o
gás é incolor ele não existe.
5 Há decomposição do nitrato de chumbo, contemplando a
formação apenas de PbO2(s) e NO2(g), pois este é colorido.
6
Formação de um único gás, sendo que a alteração na temperatura
e responsável pela mudança de cor tanto do gás como do sólido,
porém as substâncias permanecem as mesmas.
7 A alteração na coloração do sistema é resultado da produção ou
não do NO2.
Tabela 5: Primeiros modelos mentais encontrados
Dos dezessetes licenciandos que compõe esta turma (T1) nem todos expressaram ou
construíram modelos mentais, apenas 7 o fizeram de forma clara, nos permitindo a
constituição de modelos mentais que constam na tabela 5. É possível observar no gráfico 2 a
proporção de licenciandos que expressaram seus modelos mentais, o que não significa que os
35% aproximadamente que não o fizeram, não construíram modelos mentais. Para Justi
(2010) os modelos mentais são construção na mente humana, porém não podemos acessar
esses modelos, a única forma de chegar até eles é através dos modelos expressos pelos alunos,
seja de forma, escrita, falada ou através de imagens ou desenhos, porém nem todos os
indivíduos conseguem expressar através dessas formas seus modelos. Um modelo mental é
constituído de ideias e mecanismo que em conjunto geram uma representação da realidade.
Gráfico 1: Proporção de licenciandos que expressaram seus modelos mentais
0%
20%
40%
60%
80%
Modelos expressos
Expressaram
Não expressaram
85
Os modelos mentais aqui apresentados foram identificados levando-se em conta as
anotações dos alunos nos questionários e nas transcrições das gravações feitas durante as
aulas da disciplina. Durante o processo de identificação dos modelos mentais dos
licenciandos, dois aspectos foram ponderados e considerados importantes: como o licenciando
explicaria o fenômeno e como o licenciando explicaria as mudanças visualizadas.
No modelo 1 o licenciando apresenta seu modelo baseado na mudança de estado
físico, uma das evidências encontrada para explicar tal modelo está no fato do reagente e dos
produtos se encontrarem em estados físicos diferentes, uma vez que o nitrato de chumbo se
encontrava no estado sólido enquanto o dióxido de nitrogênio e o tetraóxido de dinitrogênio
formados são gasosos. Como podemos observar nas fala a seguir:
A1: “Uma sublimação, vai passar do sólido para gasoso, ocorre uma mudança de
estado de parte do sólido para gasoso”.
Com base na fala acima, evidenciamos a confusão ou dificuldade desses licenciandos
em diferenciar uma transformação física de uma transformação química. No decorrer da
prática experimental realizada, para esse licenciando, o nitrato de chumbo sólido quando
aquecido se transforma em nitrato de chumbo gasoso, não existindo a formação de uma nova
substância. Quando questionado em que momento o sistema entrava em equilíbrio observou-
se que o licenciando se apegou ao macroscópico, a única mudança visível, a mudança de cor
ocorrida no sólido, já que inicialmente o nitrato de chumbo apresenta a coloração branca e
após aquecimento sua coloração muda para amarelo, formação de dióxido de chumbo, e o gás
produzido apresenta cor semelhante, o que reafirma a hipótese de mudança de estado físico.
Segundo este licenciando o equilíbrio é atingido quando o nitrato de chumbo sólido
tem sua aparência modificada de branco para amarelo, ou seja, no momento que o sólido
modificasse sua cor original era a evidência de que o sistema estava em equilíbrio. Em
nenhum momento o licenciando aborda que o sólido formado fosse uma nova substância, ou
seja, um dos produtos da reação.
Quando questionado a respeito da alteração novamente de cor após o resfriamento, o
licenciando continuou a explicar o fenômeno se utilizando do modelo mental por ele criado,
explicou a mudança de cor afirmando que tal alteração se dava devido a mudança de estado
físico do nitrato de chumbo, para ele quando a temperatura foi reduzida o nitrato de chumbo
voltou ao seu estado inicial, sólido, como ressaltarmos na fala a seguir:
86
A1: “Fica marrom porque o nitrato de chumbo gasoso tem essa cor, quando a
temperatura diminui o nitrato volta a ser sólido novamente”.
Modelo 2, nesse modelo o licenciando apresenta característica semelhante ao modelo
anterior, para esse pesquisado ocorre uma transformação física e não química no sistema,
como podemos observar nos recortes do diálogo a seguir entre o licenciando e a professora
formadora:
PF: “trata-se de uma transformação?”
A2: “sim”
PF: “de uma transformação física ou de uma transformação química?”
A2: “ocorre uma transformação física”
PF: “Por que você acredita se trata desse tipo de transformação?”
A2: “professora, o nitrato de chumbo era branco e quando aqueceu ficou amarelo e
formou um gás, então parte desse sólido se transformou em um gás, que fica mais escuro a
medida que fica mais tempo sendo aquecido”.
De acordo com Moreira (1996) quando um indivíduo quer explicar algo ele se utiliza
de um esquema estrutural que lhe permita a compreensão de uma determinada situação. Esse
esquema é uma espécie de roteiro que será seguido na construção do modelo mental, mesmo
que este seja incompatível com o científico, porém é capaz de explicar o fenômeno, já o
entendimento do conceito aceito cientificamente vai depender de diversos elementos um deles
a capacidade de cognição do indivíduo.
Ao ser questionado sobre a mudança de coloração tanto no aquecimento como no
resfriamento, o licenciando justificou tal mudança se utilizando de uma explicação diferente
da dada pelo pesquisado anterior, o que evidencia a individualidade de um modelo mental. É
possível observar que o caminho utilizado na construção do seu modelo mental difere dos
caminhos utilizados para o modelo 1, devido as explicações dadas que compõe o modelo
expresso desse licenciando. Para este pesquisado a mudança de coloração ocorre porque o
sólido quando aquecido libera o gás marrom e quando resfriado a coloração diminui devido à
troca de energia com o meio, em outro momento ele argumenta afirmando que a cor marrom é
em função do aquecimento, as moléculas se agitam dando essa coloração ao gás e quando
resfriados ficam na sua cor original, porém não formam nenhuma nova substância.
87
A2: “Troca de energia, quando aquecido o tubo a cor escurece, quando o tubo é
colocado no gelo a cor do gás fica mais clara”.
Nesta fala, fica evidente que o licenciando se utiliza do seu modelo mental para
explicar os fenômenos e as mudanças que ocorrem. Para Moreira (1996) os modelos mentais
criados têm que ser funcionais e atenderem as necessidades do criador, independente da sua
coerência com o aceito cientificamente.
Os modelos 3 e 4 contemplam a formação de novas substâncias. O modelo 3 está
baseado nas interações entre as moléculas, que forma diferentes produtos dependendo das
condições a que for submetido. Na concepção deste licenciando no aquecimento há a
formação do NO2 (somente) enquanto que, durante o resfriamento forma-se somente o N2O4,
esse licenciando não concebe a coexistência de ambos os gases em um mesmo recipiente, ele
consegue compreender a formação de produtos distintos, porém seu modelo mental apresenta
falhas quando não é capaz de relacionar dois fatores importantes: que um sistema só entra em
equilíbrio químico quando duas ou mais espécies estão em equilíbrio dinâmico e as
concentrações molares dessas espécies se mantem constante.
O licenciando não conseguiu explicar, utilizando seu modelo mental, de que forma
essas interações ocorriam para formar gases distintos em diferentes condições, já que o
reagente utilizado e o sistema formado foram os mesmos, apenas afirmou formar produtos
diferentes, dependendo das condições a que forem submetidos, como observamos nas falas
abaixo:
A9: “irá diminuir a cor marrom, pela formação de N2O4 que é um gás incolor”.
A9: “com o aumento da temperatura forma o gás marrom, quando diminui a
temperatura forma o gás N2O4”.
Pode-se observar nessas falas que esse licenciando não levou em consideração a
hipótese da coexistência dos gases como constatado anteriormente, verificou-se no decorrer
das perguntas uma contradição em suas respostas, o que evidência a formação de um modelo
mental não tão consistente e sua mudança e/ou evolução no decorrer das suas explicações. De
acordo com a primeira resposta deste pesquisado a cor marrom não era sinal de formação de
um gás, constatamos, portanto, a dificuldade desse licenciando em entender e aceitar que duas
espécies, o NO2 e o N2O4, estão presentes dentro do tubo, em ambas as condições,
aquecimento e resfriamento. Os modelos envolvidos em E.Q. consideram que dependendo das
88
condições a qual o sistema foi submetido, uma espécie estará em maior quantidade em relação
à outra, todavia as duas espécies coexistem ao mesmo tempo. Já a segunda explicação dada
pelo licenciando considera a formação de dois produtos, temperatura ambiente o marrom e
temperatura alta o incolor, mostrando incompatibilidade com o primeiro grupo de respostas.
No entanto o licenciando não contempla a coexistência dos gases.
Verificou-se também a dificuldade desse licenciando em explicar tal fenômeno,
demonstrando não estar acostumado a ser questionado, pois argumentou ser mais difícil
responder os questionamentos feitos, do que resolver uma questão de cálculo envolvendo EQ.
À resolução de exercícios com aspectos unicamente quantitativos sem um abordagem
qualitativa é característica da formação desses licenciandos, portanto uma aula dialogada e
questionadora os deixa sem ação e sem respostas.
Outro pesquisado contemplou o modelo 4, segundo ele o nitrato de chumbo se
decompõe formando o dióxido de nitrogênio e o óxido de chumbo. Neste modelo foi possível
identificar que o licenciando partiu da hipótese que o sistema estaria em equilíbrio quando
ocorresse a formação do gás marrom, NO2, devido ao aquecimento. Sendo assim, é possível
verificar que esse licenciando acredita que o equilíbrio existente é entre as espécies sólidas,
que são o óxido de chumbo e o nitrato de chumbo, sendo que a formação do gás marrom, o
dióxido de nitrogênio, seria o indício de que o sistema estaria em equilíbrio, pois o sistema
sólido se apresenta sem alterações macroscópicas, estático.
Johnson-Laird (apud MOREIRA, 1999) relata que um modelo mental pode ser
resultado da percepção visual, porém tal modelo será único e correspondente apenas a um
único estado de coisas, neste caso ao sistema apresentado em específico.
O modelo 4 até então era eficiente no que diz respeito à explicação dos produtos
formados (NO2 e o PbO2), entretanto o modelo mental desse licenciando não dava conta de
explicar o que ocorreria quando a temperatura fosse diminuída.
Outros licenciandos também apresentaram a ideia de que o equilíbrio seria atingindo
quando houvesse a formação do gás marrom, neste momento observamos variações dos
modelos mentais dos licenciandos, demonstrando que os modelos mentais são individuais,
podendo ou não apresentar semelhanças entre si (MOREIRA, 1996). As explicações dadas
pelos licenciandos, quando da mudança de temperatura e consequentemente da cor, foram:
com a diminuição da temperatura, diminui a velocidade de formação do NO2, logo a
coloração se altera. Outros mencionaram que a coloração era devido à agitação dos elétrons,
como podemos observar nas falas a seguir:
89
A4: “Diminuirá a coloração, pois com a diminuição da temperatura a velocidade da
reação diminui”.
Este pesquisado ainda afirma que a mudança não é pela predominância do gás, mas
por conta do metal de transição presente no reagente, o chumbo.
A7: “Criou uma cor marrom no tubo devido à agitação dos elétrons... com o
resfriamento os elétrons voltam ao repouso”.
A10: “a cor é por causa da mudança de um estado de menor energia para um de
maior energia”.
A8: “Pela excitação dos elétrons”.
Observamos, pela análise dessas respostas elaboradas ao longo das aulas e no
questionário que compõe os modelos expressos pelos licenciados, alterações nos modelos
mentais inicialmente construídos por eles. Nas previsões futuras desses licenciandos não
existia a possibilidade da mudança de coloração, já que a formação do gás seria o equilíbrio,
ou seja, eles entendiam equilíbrio como o fim de um fenômeno. Para Johnson-Laird (apud
MOREIRA, 1999) um único modelo mental pode representar infinitos estados de coisas
porque eles podem ser revistos inúmeras vezes.
Segundo Moreira (1996) os modelos mentais são reconstruídos e reorganizados de
acordo com a finalidade para qual foram criados, eles estão em constante mudança a fim de
explicar ou concluir algo. Além disso, pudemos constatar a dificuldade desses licenciandos
em observar que as espécies fazem parte de um equilíbrio químico dinâmico, para eles as
espécies em equilíbrio são o oxido de chumbo sólido e o dióxido de nitrogênio e que os
mesmos estarão em equilíbrio quando houver a formação de ambos os produtos.
Ao longo da mediação do experimento e dos questionamentos, a professora formadora
trabalhou conceitos de reação, equilíbrio, entre outros na tentativa de fazer da instrução uma
forma de sistematizar e auxiliar os licenciandos na formação de seus modelos mentais. Para
Borges (1997) os modelos mentais que inicialmente construímos são simples e a formação de
modelos mais sofisticados e complexos pode ocorrer através da construção do conhecimento
mediado pela instrução, no nosso caso, da professora formadora.
90
Segundo Moreira (1996) os modelos mentais são constituídos de elementos
denominados de "tokens" que são informações dadas ao indivíduo, na tentativa de auxiliá-lo a
construir modelos mentais mais fundamentados pelas relações entre essas informações, isso
permite aos indivíduos fazer previsões sobre um determinado fenômeno. Acrescenta ainda
que a explicação ou resolução de um problema é possibilitada se o aluno manipular um
modelo mental que represente a informação relevante de forma apropriada.
Johnson-Laird (1983), discute que:
Os modelos mentais são construídos a partir de alguns elementos básicos
(tokens) organizados em certa estrutura para representar um estado de coisas.
[...] Como existe um número potencialmente infinito de estados de coisas que poderiam ser representados, mas apenas um mecanismo finito para
construí-los, resulta que os modelos devem ser construídos a partir de
constituintes mais básicos (MOREIRA, 1999, p. 189).
Já o modelo 5 contempla a produção do dióxido de nitrogênio (gás marrom) somente,
ou seja, durante o aquecimento do nitrato de chumbo há a formação apenas do NO2, o
licenciando não aceita a existência do N2O4, tão pouco a coexistência dos gases, por ser um
gás incolor, não visível ao olho humano. Quando questionado sobre a mudança de coloração
quando o sistema era resfriado, o licenciando não admitiu o invisível, ou seja, na ausência de
cor não há gás, tampouco sua predominância em determinadas condições. O licenciando
apresentou dificuldade em explicar e/ou em elaborar um modelo mental para explicar “o
invisível”, se apegou somente ao macroscópico, ao que o olho humano era capaz de perceber,
o que pode gerar uma barreira para o entendimento de diversos conceitos e fenômenos, já que
a Química é uma ciência muito abstrata que se utiliza do imaginário, modelos, para dar
sentido às explicações sobre o comportamento da natureza.
No sexto modelo identificado (modelo 6) o pesquisado transfere para seu modelo
mental ideias do senso comum sobre equilíbrio e equilíbrio químico como já discutido na
secção anterior, quando afirma que o equilíbrio é atingindo quando forem estabelecidas
quantidades iguais de produto e reagente. O modelo mental construído, tendo por base as
perguntas de Borges (1997), nos levou a obter os seguintes resultados: para este licenciando o
sistema é formado por um sólido branco, o nitrato de chumbo, gás marrom e sólido amarelo,
sem a existência do gás incolor, apresentado semelhanças com o modelo 4. Ao ser
questionado sobre o que ocorreria caso o tubo fosse aquecido ou resfriado, explicou da
seguinte forma:
91
A5: “ao aquecer, parte do nitrato de chumbo está se transformando em espécies
diferentes uma no estado gasoso (marrom) e outra no estado sólido (amarelo)”.
Porém no resfriamento o licenciando observou que houve uma mudança de coloração,
de marrom para predominantemente incolor, ele ressaltou ainda que o sólido formado também
mudou de coloração. Tal fato foi explicado pelo licenciandos da seguinte forma: a mudança
de coloração não ocorreu por conta da mudança de temperatura, mas pela formação de outro
produto, o dióxido de chumbo, que tem como uma das características coloração amarelada.
Para o pesquisado à medida que a temperatura diminuía o sólido passou de branco pra
amarelo e essa mudança provocava a alteração de cor no gás, o que ele considerou como um
estado de EQ, como observado a seguir:
A5: “ao resfriarmos o tubo ocorre uma reação de equilíbrio, ou seja, o sólido fica
com cor amarela e o gás passa a ser incolor, quando isso ocorre há um estado de equilíbrio
químico”.
A5: “o gás marrom (NO2) se converte em um gás incolor (N2O4) e o sólido que era
branco em amarelo, para manter o equilíbrio”.
Ainda para este licenciando, existem além duas espécies em equilíbrio o NO2 e N2O4,
o nitrato de chumbo e o óxido de chumbo, ou seja, ele entende que existe um equilíbrio
químico, mas não somente entre os gases, mas também entre os sólidos, um equilíbrio
heterogêneo, o que não era o caso do fenômeno observado, além de não admitir a coexistência
dos gases, mostrando uma contradição do seu modelo expresso.
No modelo 7 trata da velocidade de formação de produtos, segundo o licenciando o
sistema é formado pelo nitrato de chumbo, dióxido de nitrogênio e óxido de chumbo, quando
questionado sobre o gás formado o mesmo afirma formar um único gás pode podemos
observar na fala a seguir:
A11: “forma somente um gás o dióxido de nitrogênio, que tem cor amarelada ficado
mais escura depois”.
Na fala acima observamos que o licenciando considera a intensificação da cor em
função do aquecimento, então questionamos o licenciando o que poderia acontecer com o
92
sistema no processo de resfriamento, o pesquisado em questão explicou a alteração da
seguinte forma:
A11: “quanto mais aquecemos a cor fica mais forte chegando a ficar marrom escuro,
com a diminuição da temperatura diminui a velocidade de formação do gás amarelo”.
Para este licenciando a mudança de coloração tem haver com a formação unicamente
do gás colorido, quanto mais se aquece o tudo mais gás é formado, no momento que o tubo
não é mais aquecido e começa a ser resfriado, não há mais formação do gás o que altera a
coloração.
A11: “com a diminuição da temperatura, diminui a velocidade de formação do gás
logo a coloração se altera”.
Porém, o licenciando não soube explicar fazendo uso de seu modelo, quando
questionado sobre o gás de coloração marrom que já havia sido formado e não tinha escapado
do tubo de ensaio fechado. O licenciando apenas disse que:
A11: “a coloração é porque o chumbo é um metal de transição”.
Apesar dos elementos classificados como metais de transição produzirem compostos
coloridos, isto não é suficiente para explicar a mudança de coloração do sistema, dando
margem a um número infinito de interpretações, uma delas é da relação entre cor e metal de
transição, outra é que durante a decomposição do chumbo o gás adquire a coloração do
chumbo por ser ele o reagente, vale ressaltar que o gás formado não contém chumbo na sua
estrutura, ou seja, não é possível entender de que forma o licenciando concebeu e utilizou seu
modelo para se chegar a essa explicação, fica evidente nesta fala o princípio da economia que
segundo Moreira (1996) durante o processo de construção e desenvolvimento do modelo
mental, quando incompleto pode representar uma infinidade de coisas, daí a dificuldade em
levantar e entender os diferentes caminhos utilizados pelos indivíduos durante a sua
construção. Ainda para o autor é importante ponderar o domínio conceitual do mediador
durante a construção de um modelo mental, este aspecto na maioria das vezes, é limitado e
depende do grau de instrução e da cognição do indivíduo.
93
3.6 Percurso metodológico da segunda coleta de dados (T2)
Em função dos resultados de T1, percebemos a necessidade de utilizar os modelos
mentais elaborados pelos licenciandos para melhorar suas compreensões sobre a Teoria do
Equilíbrio Químico, ou seja, decidimos fazer uma segunda coleta de dados e utilizar as
informações obtidas durante a primeira etapa da coleta de dados para elaborar uma instrução
mais consistente, lógica e que contribuíssem para a otimização dos possíveis modelos mentais
de forma mais significativa.
Nessa segunda coleta de dados levamos em consideração as representações dos
modelos mentais inicialmente levantados para elaborar estratégias de ensino e mediação do
conhecimento de forma a propiciar a elaboração de modelos mentais mais coerentes e
consistentes com os modelos científicos.
Borges (1997) considera que alguns modelos, por serem extremamente abstratos, só
podem ser apreendidos através da instrução, daí a importância de sistematizar e aprimorar a
instrução para que as informações partilhadas e construídas ao longo do processo de ensino e
aprendizagem auxiliassem o licenciando na construção de modelos mentais mais completos.
Consideramos que a Teoria de Equilíbrio químico apresenta um nível de abstração elevado se
enquadrando nesta situação.
Nesta segunda coleta de dados utilizamos novas estratégias de ensino, na tentativa de
obter dados mais completos e consistentes, adotando a primeira coleta de dados para nos
orientar na instrução para a melhoria dos modelos mentais, estudamos novas formas de
levantar tais modelos e maneiras de potencializar esses modelos através da instrução. Esta
segunda coleta de dados foi realizada com trinta licenciandos da disciplina de Metodologia e
Instrumentação para o Ensino de Química.
Na tentativa de preservar a individualidade e a autenticidades de futuras interpretações
dos dados obtidos, optamos por escolher outra turma do curso que também já tivessem
cursados disciplinas específicas da área de Química, a mudança não originou prejuízos a
pesquisa uma vez que durante a segunda coleta de dados tivemos o cuidado de reaplicar toda
a metodologia otimizada, como descreverei a seguir. Essa coleta também foi divida em três
momentos.
No primeiro momento foi feita uma apresentação aos alunos sobre do que se tratava a
pesquisa, o que se pretendia estudar, seu objetivo, e o porquê de se pesquisar sobre modelos
mentais e sua importância na formação de professores. Esta apresentação foi igualmente feita
nas duas turmas, porém por se tratar de uma turma do segundo período do curso de QL e por
94
não terem cursado ainda nenhuma disciplina específica da área de educação em ensino de
química, esclarecemos as etapas de uma pesquisa e dos momentos que seriam realizados para
a coleta de dados. Feita a apresentação da pesquisa, a professora formadora solicitou aos
licenciandos que lessem o artigo intitulado “Como os estudantes concebem o estado de
Equilíbrio Químico” (Anexo A) na semana anterior, publicado pela revista Química Nova na
Escola, que apresenta os resultados de uma pesquisa feita com estudantes do ensino médio
sobre as concepções alternativas contempladas por estes.
Os licenciados já estavam trabalhando com a professora formadora sobre a
importância do conhecimento das concepções alternativas, bem como do Movimento da
Mudança Conceitual (MMC) na formação docente. Esse estudo foi feito através de leituras
mediadas de artigos da área de ensino de química e posterior produção textual de suas
interpretações de forma individual e sem consulta.
A leitura solicitada pela professora uma semana antes, tinha por objetivo fazer com
que os licenciandos tivessem conhecimento das diferentes concepções alternativas dos alunos
sobre a temática, além de verificar se tais concepções também eram concepções que os
próprios licenciandos tinham sobre EQ. Em seguida foi solicitada a escrita de uma produção
textual sobre as compreensões advindas do estudo do artigo, para que os licenciandos se
identificassem, ou não, com algumas dessas concepções e iniciassem o processo, de forma
rudimentar, de reflexão sobre suas próprias concepções.
A leitura com posterior produção textual foi uma das modificações feitas na
metodologia na busca por modelos mentais mais completos, foi entregue aos licenciandos
uma folha (Apêndice C) na qual eles deveriam escrever uma dissertação que abordassem os
seguintes pontos:
Sobre suas compreensões sobre a Teoria de Equilíbrio Químico;
Apontar quais das concepções trazidas no artigo mais se aproximavam da científica e
com quais mais se identificavam;
Argumentar sobre as contribuições que o conhecimento das concepções alternativas na
sua formação enquanto futuro professor.
Os licenciandos tiveram trinta minutos para escrever suas produções textuais, levando
em conta os três pontos descritos acima. Essas indagações foram feitas porque os licenciandos
ao escreverem seus textos desviavam do assunto abordado e não conseguiam discutir sobre a
temática e as principais questões trazidas nos textos, isto foi constatado nas dissertações feitas
anteriormente pelos licenciandos sobre diversos assuntos, nas quais era solicitado aos
95
licenciandos apenas que dissertassem sobre o que haviam lido no texto. A produção textual
foi recolhida e fez parte do grupo de dados a ser analisado.
Em seguida iniciamos o segundo momento da coleta de dados: a realização do
experimento juntamente com os alunos com o objetivo de levantar os modelos mentais desses
licenciandos. O experimento aplicado não foi o mesmo de T1, porém os gases formados eram
os mesmos. A mudança do experimento ocorreu com o objetivo de se fazer um experimento
mais “limpo”, sem outras substâncias que pudessem exigir a elaboração de modelos mentais
muito complexos e de difícil análise, ou seja, decidimos isolar a fase gasosa (NO2 e N2O4)
para trabalharmos com um equilíbrio homogêneo e não heterogêneo (fase sólida e fase
gasosa) para facilitar a compreensão da Teoria do Equilíbrio Químico e, portanto elaborar
modelos mentais para uma situação mais simples em termos de abstração.
O experimento envolveu a transformação química dos gases NO2 (gás marrom) e N2O4
(gás incolor) ambos em equilíbrio, diferentemente do experimento anterior estes gases foram
produzidos a partir da reação em cobre sólido e ácido nítrico concentrado. Os gases formados
foram isoladas em dois tubos, vedados com o auxilio de uma rolha, com predominância do
NO2 por se trata de uma reação que ocorre com a liberação de calor o que favorece a formação
do gás marrom em detrimento do gás incolor, na temperatura ambiente. A produção e o
isolamento do gás não ocorreram com a participação dos licenciandos, tal prática foi realizada
anteriormente em laboratório, os licenciandos tiveram apenas contato com os produtos finais,
o NO2 e N2O4.
A professora formadora apresentou aos licenciandos os dois tubos de ensaio contendo
as mesmas substâncias e solicitou aos licenciandos que observassem os tubos e respondessem
a um questionário contendo cinco perguntas descritas a seguir:
1. Como é o sistema? (os licenciandos deveriam descrever o que estão visualizando
macroscopicamente, se é um gás, qual a cor, se existe uma ou mais substâncias);
2. De que o sistema é feito? (os licenciandos descreveriam quais substâncias estão
presentes no tubo de ensaio)
3. Como ele funciona? (os licenciandos deveriam explicar o porquê da mudança de cor
com a alteração da temperatura, macroscopicamente e microscopicamente).
4. O que ele está fazendo? (os licenciando deveriam elaborar hipóteses para descrever o
que irá acontecer, macroscopicamente e microscopicamente, com o conteúdo do tubo
se este for aquecido e resfriado).
5. Para que ele serve? (vocês conseguem pensar em uma utilidade para a teoria do
Equilíbrio Químico, qual a sua importância).
96
As perguntas utilizadas para o levantamento dos modelos mentais compõem três
etapas importantes e fundamentais para se levantar um modelo mental são elas: previsão,
explicação e reaplicação, nesta ordem. Cada etapa é composta parte das perguntas acima
citadas, como observado na figura 4. Para Carrol e Olson (apud Borges, 1997) essas etapas
constituem “uma estrutura rica e elaborada que reflete a compreensão do usuário do que o
sistema contém, de como ele funciona e porque ele funciona assim” (p. 4 e 5).
Figura 6: Etapas para o levantamento dos Modelos Mentais
Estas perguntas foram respondidas pelos licenciandos sem qualquer orientação ou
informação diferente da primeira coleta de dados etapa na qual o experimento foi discutido e a
professora formadora começou através da instrução auxiliar os licenciandos na construção das
respostas e consequentemente dos seus modelos mentais, estes dados foram coletados por
meio da escrita e de desenhos.
Na sequência a professora formadora discutiu com os licenciandos o que havia
ocorrido durante a realização do experimento, por meio de questionamentos promoveu uma
discussão sobre os conceitos de Equilíbrio Químico envolvidos no experimento. Neste
momento utilizamos os resultados dos dados obtidos na primeira coleta, para nos orientar na
instrução, já que tínhamos o conhecimento de alguns modelos mentais, poderíamos
reformular ou aprimorar a instrução na tentativa de aperfeiçoar esses modelos mentais.
No terceiro momento demonstramos por meio da experimentação uma perturbação no
sistema em equilíbrio, essa perturbação foi feita através da temperatura, a professora colocou
os tubos de ensaio contendo os gases isolados em um banho de gelo e o outro sobre uma
1ª etapa
Previsão
Como é o sistema?
De que o sistema é
feito?
Como ele funciona?
2ª etapa
Explicação
O que ele está fazendo?
3ª etapa
Reaplicação
Para que ele serve?
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chama com o auxilio de uma pinça para aquecer. Com as mudanças que começaram a ocorrer
nos tubos de ensaio à professora formadora através da instrução, abriu uma discussão sobre o
que estava acontecendo e porque isto ocorria, e se tal fenômeno correspondia às respostas
dadas anteriormente pelos licenciandos nas suas previsões.
Neste momento foi realizada a instrução, na qual a professora formadora abordava
conceitos como a definição de Equilíbrio Químico, reações reversíveis e irreversíveis,
transformações químicas, propriedades que alteram o estado de equilíbrio entre outros
conceitos. A instrução foi utilizada como uma estratégia que tinha por objetivo aperfeiçoar os
modelos mentais desses licenciandos para constatarmos se através da mesma é possível
conhecer e fazer com que tais modelos se aproximassem do modelo científico e se o
conhecimento desses modelos auxilia na formação e na prática desses futuros professores.
Posterior à instrução dada pela professora formadora foi solicitado que os licenciandos
expressassem seus novos modelos mentais, com base nas orientações e nas discussões
promovidas em sala, reformulando-os ou não, as respostas dadas anteriormente nas previsões,
em caso positivo eles deveriam descrever suas mudanças explicando-as. Para a reformulação
foram utilizadas as mesmas perguntas para que pudéssemos ter parâmetros para comparar as
respostas anteriores com as novas respostas e verificar se através da instrução é possível
promover o aperfeiçoamento nos modelos mentais dos licenciandos e até que ponto a
instrução conseguiu interferir para um melhoramento desses modelos, aproximando-os dos
modelos científicos desejados.
A seguir apresentaremos os dados obtidos na segunda coleta de dados, mediante
leitura do artigo já citado e descrito anteriormente, seguida da elaboração de dissertação com
base nas ideias do texto, levantamento dos modelos mentais prévios, para posterior instrução e
reelaboração ou não dos seus modelos mentais, os resultados serão discutidos e analisados na
sequência.
3.7 Resultados e discussões da segunda coleta de dados (T2)
3.7.1 O que nos revelaram os textos produzidos pelos licenciandos
Com base nas análises das dissertações produzidas, percebemos que os licenciandos
apresentaram dificuldades de ordem conceituais graves, se levarmos em conta que serão
professores mediadores do processo de construção do conhecimento dos seus alunos.
98
Organizamos os dados baseados nas orientações dadas inicialmente, nas quais solicitamos que
os licenciando após a leitura do artigo “Como os alunos concebem o estado de Equilíbrio
Químico” sem a interferência da professora formadora e com base nos seus conhecimentos,
abordagem durante suas dissertações aspectos como:
Suas compreensões sobre a Teoria de Equilíbrio Químico;
Qual (is) das concepções trazidas no texto, ele julga mais próxima da científica;
A importância desses conhecimentos no processo de ensino e aprendizagem.
Com relação ao entendimento dos licenciandos sobre a Teoria de Equilíbrio Químico,
os dados foram categorizados, utilizando ideias chaves encontrados por eles redigidos
referentes ao aspecto em questão. As ideias chaves mais encontradas foram sistema fechado,
produtos e reagente iguais, reversibilidade, entre outras. Na tabela 6 podemos observar
algumas das ideias referentes às compreensões dos licenciandos a respeito da Teoria de
Equilíbrio Químico.
Ideias chaves Porcentagem
Concentração constante 22%
Velocidades iguais 27%
Reagente forma produto somente 8,75%
Reversibilidades das reações: Reagente forma produto e produto
forma reagente
13%
Coexistência entre produtos e reagentes 11%
Equilíbrio é promover reação 14%
Regentes e produtos iguais quantitativamente 3,25% Tabela 6: Considerações dos licenciandos sobre a Teoria de Equilíbrio Químico
As respostas de alguns licenciandos ainda foram encaixadas em mais de uma
categoria, levando em consideração diferentes aspectos de um estado de equilíbrio, dando
respostas mais completas e mais próximas das cientificas, como por exemplo, ao explicar a
teoria da seguinte maneira:
B20: ”O equilíbrio químico ocorre com uma reação química em sistema fechado,
onde as velocidades de reagente e produtos tornam-se iguais. Neste sistema a concentração
(reagente e produtos) é constante o que não quer dizer que sejam necessariamente iguais.
Existe subitamente produtos e reagentes sendo alternados constantemente por isso se trata de
um equilíbrio dinâmico”. (sic)
99
B24: “o conceito de equilíbrio químico é um estado em que as velocidades da reação
de formação dos produtos e dos reagentes são iguais, porém a concentração dos reagentes e
produtos não precisam ser as mesmas, mas sim constante para o sistema entrar em
equilíbrio, que por isso também é chamado de equilíbrio dinâmico”.
As respostas acima, nos mostraram que esses licenciandos apresentaram respostas
mais coerentes e mais próximas das considerações científicas, eles conseguem distinguir o
sentido das palavras constante e igual, além de serem os únicos licenciados que observaram
que tratava de um equilíbrio dinâmico e não estático, como ocorreu na maioria dos casos.
A ideia de que o sistema está em equilíbrio quando o regente se transforma em
produto, nos dá a impressão que o licenciado tem pouco conhecimento relacionado ao
conteúdo ou ainda, por se tratar de uma turma que está cursando o segundo período do curso,
ou ainda que, mesmo com a leitura do texto o licenciando não parou para refletir sobre as
informações trazidas no texto sobre equilíbrio químico, tampouco não parou para refletir
sobre suas próprias concepções, ficando evidente a dificuldade em romper com concepções
mais simplistas e adquirir uma visão mais científica.
Com 13 % outra ideia chave que se apresentou em parte das dissertações foi a de que
reagente forma produto e vice-versa, para esses licenciandos a reação ocorre tanto diretamente
quanto inversamente e nos mostra que essas considerações são feitas tendo por base as
representações trazidas nos livros textos com setas que mostraram a formação de ambas às
substâncias. Observamos também que os licenciandos apresentaram diferenças durante suas
explicações, apesar desta ideia estar relacionada à reversibilidade das reações, para alguns, os
reagentes formam produtos e só voltam a se transformar em reagentes novamente quando
estiver somente produto, ou seja, para eles apesar do equilíbrio químico ser também
reversível, não consideram a formação de produtos e reagentes simultaneamente, eles são
formados cada um de uma vez.
Aproximadamente 3% dos licenciandos explicam que a transformação do reagente em
produto ocorre quando parte do reagente se transforma em produto, até atingirem as mesmas
quantidades, a partir desse momento, toda quantidade a mais de produto formado, fará com
que a mesma quantidade se transforme em reagente, para manter o EQ. Para o pesquisado o
equilíbrio só será mantido se as quantidades de ambos (reagentes e produtos) se mantiverem
iguais.
100
B13: “equilíbrio químico é quando a reação é reversível, porém essa reversibilidade
só ocorre quando parte dos reagentes utilizados entram em reação e se transformam em
produto, quando as quantidades de reagente e produto forem iguais, os produtos começam a
se transformar em regente e vice-versa”.
Deste recorte, podemos constatar que para o licenciando o sistema atinge o equilíbrio
quando as quantidades das substâncias forem às mesmas, percebe-se neste caso a importância
dada aos aspectos mais concretos (massa, peso) em relação a aspectos mais abstratos
(interação entre as moléculas na formação de diferentes produtos, em diferentes quantidades
dependendo das condições submetidas).
Outros licenciandos consideraram apenas a formação de produtos, para eles quando
ocorre à reação o sistema entra em equilíbrio quando todo o regente se transforma em
produto, eles não aceitam a ideia da reversibilidade, como no caso abaixo:
B29: “o equilíbrio acontece quando os reagentes reagem entre si formando produtos
somente”.
O licenciando não contempla a ideia da reversibilidade das reações, são indícios das
lacunas conceituais que existem no cognitivo desses licenciandos e ainda a incorporação de
conceitos básicos ser servem de base para o entendimento de conceito futuros.
Quanto aos licenciandos que contemplavam a ideia de balanceamento da reação,
segundo eles o sistema se encontra em equilíbrio químico quando a reação está balanceada.
Outra vez o apego dos licenciando aos aspectos quantitativos, deixando a desejar quando
questionados a aspectos mais abstratos, como ressaltados os recortes a seguir:
B18: “A teoria de equilíbrio químico é uma forma de mostrar o que ocorre nas
reações químicas, a proporção de cada reagente e de cada produto com o balanceamento
[...]”.
B7: “[...] é quando a equação está devidamente balanceada, quando as reações se
completam”.
101
Existem ainda os licenciandos que apresentaram compreensões distorcidas e muito
distantes do conceito científico ou de prováveis concepções, explicitando confusão entre os
conceitos científicos, como é o caso do licenciandos abaixo:
B2: “Teoria de Equilíbrio Químico na minha compreensão é quando reagente e
produto, se une para formar uma reação, onde apresenta seu ponto de viragem dando seu
equilíbrio [...]”.
Percebe-se que o licenciando confunde conceitos químicos, não sabendo, portanto
distinguir quando se trata de um sistema em equilíbrio químico ou de uma reação ácido-base,
porém vale ressaltar que algumas reações de viragem apresenta Equilíbrio Químico, porém
neste caso em específico a resposta dada pelo licenciando não tinha relação nenhuma com
este tipo de situação em Equilíbrio Químico, isso ficou evidente ao longo da dissertação, na
qual observamos que se tratava exclusivamente de uma confusão entre os conceitos, essas
distorções são relevantes uma vez que estão diretamente ligadas ao processo de ensino e
aprendizagem tanto dos professores como dos alunos.
Já outros licenciandos apresentaram uma melhor compreensão sobre a Teoria de
Equilíbrio Químico como observamos nos recortes a seguir:
B12: “[...] ocorre uma reação química em sistema fechado, onde as velocidades de
reagentes e produtos tornam-se iguais. Nesse sistema a concentração (reagentes e produtos)
torna-se constante, mas não necessariamente igual entre produtos e reagentes. Existe ainda
simultaneidade na formação de ambos que ocorre constantemente, por isso o nome equilíbrio
dinâmico [...]”.
Com base nas análises feitas a cerca das compreensões desses licenciandos sobre a
Teoria de Equilíbrio Químico, nos revelou que apesar do texto lido e estudado anteriormente
por eles, mais de 60% dos licenciandos não apreenderam as ideias do texto, tão pouco
levaram em consideração tais informações para auxiliá-los durante sua escrita. Isso nos
mostra que os licenciandos não desenvolveram um processo de reflexão sobre determinada
tarefa para posterior ação com o desenvolvimento de conceitos mais complexos. Talvez uma
das explicações para o não desenvolvimento, seja a falta de atividades que levem os
licenciandos a refletirem e analisarem uma mesma situação por diferentes ângulos,
promovendo a evolução do conhecimento.
102
Outro ponto que foi solicitado durante a elaboração das dissertações foi: qual (is)
concepções alternativas trazidas no texto eles consideram mais próximas da concepção
científica. As respostas dadas pelo licenciandos se mostraram coerentes levando-se em conta
as considerações feitas por eles anteriormente sobre a temática. A tabela 7 apresenta as
concepções que segundo os licenciandos estão mais próximas do conceito cientifico. Porém
vale ressaltar que algumas das concepções escolhidas pelos licenciandos estavam ligadas as
concepções alternativas de equilíbrio e não de equilíbrio químico como foi solicitado, como é
o caso do equilíbrio tipo balança, que no texto aparece ligada ao conceito de equilíbrio
somente.
Concepções Alternativas Porcentagem
Ilustrações de livros didáticos (analogias) 21%
Reagente e produto na mesma quantidade e concentração 16%
Compartimentalização 6%
Reversibilidade 11%
Estequiometria da reação 17%
Equilíbrio dinâmico igual equilíbrio estático 29%
Tabela 7: Concepções alternativas mais próximas da científica segundo os licenciandos
Observar-se que a concepção alternativa mais abordada pelos licenciandos durante
suas dissertações foi à concepção da compartimentalização, concepção essa, que muitos
ressaltaram também ser uma das suas concepções iniciais, sendo que para um sistema está em
equilíbrio está concepção não é viável, os licenciandos argumentam que o compartilhamento é
consequência das analogias feitas nos livros-textos para explicar equilíbrio químico na qual
reagentes e produtos estão lados diferentes e separados. Um dos licenciandos argumentou
fazendo o desenho que representa o equilíbrio químico, para ele a compartimentalização
apesar de uma concepção é a forma mais didática para explicar o conteúdo que utilização de
um nível de abstração que muitos alunos têm dificuldade de ter,
Figura 7: Representação feito pelo discente do sistema em Equilíbrio Químico
103
Com base na figura 6 acima é possível perceber ainda uso de duplas setas, que na
maioria dos casos essas setas, sem o estabelecimento de relações entre essas representações e
os fenômenos, podem contribuir para que os alunos adotem a visão compartimentalizada do
sistema em Equilíbrio Químico.
O último ponto que os licenciandos deveriam abordar nas suas dissertações refere-se à
importância do conhecimento das concepções alternativas no processo de ensino e
aprendizagem. Para 67% desses licenciandos o conhecimento das concepções alternativas é
vista como um meio que irá facilitar a aprendizagem de conceitos científicos por parte dos
alunos, muitos sugerem que o conhecimento das concepções alternativas é a alternativa mais
plausível para a escolha de uma metodologia de ensino na tentativa de atingir uma
aprendizagem significativa, isso fica evidente nos recortes a seguir:
B16: ”Conhecer como o aluno pensa é a maneira mais adequada para se estabelecer
um modelo de ensino adequado, tendo em vista que, conhecendo as deficiências e prevendo
obstáculos em dado conteúdo, o professor poderá estabelecer meios para uma melhor
aprendizagem do aluno [...]”.
B9: ”[...] o conhecimento das concepções alternativas norteiam os professores na
busca de práticas pedagógicas mais eficientes [...]”.
Desses 67%, em torno de 41%, ressaltam que as concepções alternativas são
importante durante o processo de ensino e aprendizagem, pois promove a reflexão das suas
próprias concepções, facilitando a compreensão de novos conceitos, já que os mesmos terão
consciência da limitação de suas concepções ou ainda, da deficiência e não funcionalidade das
mesmas na explicação de um fenômeno.
O conhecimento das concepções alternativas também é importante para que o
professor que além de conhecer as diferentes concepções sobre determinado conteúdo, possa
refletir sobre até que ponto suas concepções se aproximam de concepções simplistas e
limitadas, que influenciam diretamente na forma como o professor desenvolve e media o
conhecimento científico, promovendo o desenvolvimento de estratégias e metodologias que
visem à aprendizagem significativa por parte dos seus alunos.
Observa-se também que o conhecimento das próprias concepções estabelece um
processo de reflexão-ação-reflexão que resulta no desenvolvimento e evolução das estruturas
104
cognitivas, consequentemente do conhecimento. Outro licenciando ainda complementa
argumentando que essa reflexão é importante para que o professor perceba suas limitações
conceituais.
Segundo Jiménez e Bravo (2000) quando o professor não tem conhecimentos dos seus
modelos e das suas limitações, ou seja, quando o conhecimento do conteúdo específico é
fraco, os professores têm mais ideias alternativas sobre conceitos científicos, o que reforça as
próprias concepções alternativas dos estudantes e encontram dificuldades em realizar
mudanças didáticas na tentativa de minimizar os obstáculos de aprendizagem. Ainda segundo
os autores a evolução do conhecimento de determinado conteúdo implica em um discurso
mais fluente e simples, com um nível cognitivo mais significativo, faz com que o professor
fale menos em sala e em períodos mais curtos, fazendo poucos questionamentos, porém de
maior nível cognitivo, além de ser capaz de avaliar melhor as respostas dos alunos.
3.7.2 Análise dos novos modelos mentais encontrados
Os resultados coletados na segunda etapa da pesquisa nos revelaram modelos mentais
mais relevantes, com uma maior variedade no que diz respeito ao processo de construção e a
consistência desses modelos mentais, que serão apresentados e discutidos a seguir. Os dados
obtidos foram analisados levando em consideração as respostas dadas pelos licenciandos aos
questionamentos feitos e complementados com a transcrição das aulas, durante a investigação,
atendendo a duas características principais: como os licenciandos explicam a mudança de
coloração do sistema e qual a composição do sistema em determinadas condições.
Apresentaremos a seguir quatros modelos mentais que se sobressaíram à medida que
foram feitas as análises. Esses modelos se apresentaram mais completos e consistentes, porém
isso não significa que os demais modelos mentais sejam incoerentes ou irrelevantes, optamos
por apresentar os mais completos, permitindo uma análise mais completa e coerente.
Posterior ao levantamento dos modelos mentais foi realizada a instrução pela
professora formadora. Como nosso objetivo é através da instrução aprimorar os modelos
mentais desses licenciandos, deixando-os mais próximos do científico, a instrução foi feita
levando em consideração as ideias prévias dos licenciandos sobre E.Q. e abordando conceitos
como definição de Equilíbrio Químico, reações reversíveis e irreversíveis, transformações
químicas, entre outros, como já citados anteriormente na metodologia. A construção de
saberes é um processo complexo, no qual estão inseridos vários tipos de saber e de
conhecimento interligados dentro de um contexto no qual se dá a construção de novos
105
saberes. As modificações ocorridas em cada modelo serão apresentadas após a apresentação
dos mesmos.
Modelo 1: Modelo do rearranjo dos átomos, segundo este modelo mental o sistema
é composto por duas substâncias químicas oxigênio e nitrogênio, no estado gasoso e que não
se alteram com o aquecimento. Essas substâncias são responsáveis pela formação de um único
gás, o dióxido de nitrogênio. A mudança na coloração é consequência do rearranjo das
moléculas e os átomos que constitui o gás, ou seja, à medida que a temperatura aumenta os
átomos se rearranjam e o gás fica incolor, é possível perceber que este licenciando não se
atentou para o fato do gás ficar incolor quando a temperatura diminui e não quando ela
aumenta, indicando uma possível falha no processo de construção do seu modelo.
É possível perceber ainda, que o licenciando apresenta dificuldade em perceber que o
fenômeno apresentado se tratava de um sistema em equilíbrio, no qual existiam dois gases
diferentes (NO2 e N2O4) e que a temperatura provocaria uma perturbação no sistema, fazendo
com que o equilíbrio se deslocasse no sentido da predominância da formação de um gás em
detrimento do outro.
Ainda é possível observar neste modelo mental que o licenciando confunde elemento
químico com substância química, vale ressaltar ainda, que outros licenciandos também
apresentaram essa confusão, como podemos observar na fala a seguir:
B19: “é formado por duas substâncias químicas, oxigênio e nitrogênio”.
B26: “as substâncias químicas que formam o sistema é o nitrogênio e o oxigênio”.
Com base nas falas é evidente o equívoco conceitual cometido pelos licenciandos que
apesar de terem cursado disciplinas especificas da área de química pura, ainda não são
capazes de diferenciar elemento químico de substância química. O equívoco conceitual pode
ser explicado a partir de uma interpretação dos modelos conceituais utilizados pelo professor
durante suas aulas. Para Moreira (1997) o modelo conceitual é preciso, completo e consistente
utilizado para facilitar a construção de um modelo mental adequado, que é incompleto,
impreciso, e inconsistente, porém as interpretações feitas pelo indivíduo de um modelo
conceitual pode ocasionar a geração de conflitos levando-os a cometerem erros conceituais,
daí a importância do professor em conhecer os diferentes tipos de modelos mentais, bem
como seu processo de formação, a fim de contribuir para que seu aluno possa interpretar os
modelos conceituais de forma coerente e criar modelos mentais adequados.
106
Outro ponto relevante é a não aceitação da coexistência de dois gases em um sistema e
que ambos estão em um sistema de Equilíbrio Químico, de acordo com esse modelo mental
existe apenas um gás que apresenta diferentes colorações à medida que provocamos a
mudança de temperatura, segundo Justi (2010) a Química além de ser uma ciência abstrata a
não visualização macroscópica de um fenômeno torna-se mais um dificultador da
aprendizagem do conteúdo envolvendo tal fenômeno.
Após a instrução realizada pela PF observou-se uma evolução do modelo mental, o
licenciando passou a perceber e admitir a existência de dois gases, o marrom e o incolor. Com
as discussões promovidas pela PF, ele passa a considerar que a mudança de coloração não
ocorre por conta do rearranjo dos átomos, mas pela formação de outro gás (N2O4). O
licenciando passa a explicar a mudança de coloração da seguinte forma:
B19: “a perturbação feita no sistema através da temperatura, favorece a formação de
uma substância, quando diminuiu a temperatura forma o gás incolor”.
Porém durante a análise do modelo reformulado ficou claro que apesar do licenciando
admitir a existência de dois gases, esses não coexistem dentro do tubo de ensaio, para ele ao
aquecer forma um gás e ao resfriar outro, o licenciando apresenta dificuldade em entender que
ambos os gases coexistem no tudo e estão em Equilíbrio Químico, sendo a mudança de
temperatura um fator que favorece a formação em maior quantidade de uma em relação à
outra.
Houve, portanto, uma evolução do modelo mental desse licenciando, que percebeu que
seu modelo mental construído inicialmente não era consistente, porém ainda apresentam
dificuldades em admitir a coexistência de dois gases em Equilíbrio Químico e dificuldade em
diferenciar substância e elemento químico. Destacamos que na visão de Moreira (1997) os
modelos são ferramentas de representação teórica do mundo. Logo, os modelos são
construções provisórias e poderão passar por várias modelagens no decorrer do tempo,
portanto, nenhum modelo científico possui a verdade absoluta e definitiva sobre nada.
Modelo 2: Mudança de estado físico, este modelo também foi encontrado durante a
primeira coleta de dados, porém nesta segunda coleta utilizamos um experimento mais limpo,
separamos os produtos da reação em recipientes diferentes, isolando o gás em tubos de ensaio
e no erlenmeyer o sólido e o líquido. Na primeira coleta de dados esse procedimento não foi
realizado, o primeiro experimento apresentado continha o nitrato de chumbo e os demais
107
produtos da reação, em um mesmo recipiente, o que pode ter levado os alunos a construírem
esse modelo mental.
Já no segundo experimento, houve o cuidado de separar os produtos da reação do
nitrato de chumbo com o cobre a fim de não induzir os licenciandos durante a construção de
seus modelos mentais. Um modelo mental ao ser criado leva em consideração elementos, que
irão auxiliar o indivíduo a explicar uma situação específica, todos esses elementos aos quais o
indivíduo tiver acesso irão auxiliá-lo corretamente ou não na formação dos seus modelos
(MOREIRA, 1996).
Dessa forma, para as discussões e levantamento dos modelos, utilizamos somente o
tubo contendo os gases produzidos em equilíbrio, mesmo assim, os licenciandos construíram
modelos mentais baseados na mudança de estado físico, o que pode vim a ser um indício de
que o experimento não teve relação direta com a formação desse modelo mental como se
pensou anteriormente e sim que o modelo foi criando com base nas concepções e estruturas já
presentes no seu cognitivo e errônea do ponto de vista científico.
O modelo da mudança de estado físico foi construído da seguinte maneira: o sistema é
formado por substâncias no estado liquido que com o aumento da temperatura a substância
para do estado líquido para o estado gasoso, essa mudança de estado físico é que ocasionaria a
mudança da coloração, segundo o modelo mental todo gás é incolor, o licenciando tem
concepções muitos simplistas das características dos diferentes gases existentes, tomando
como referência apenas os gases presentes na atmosfera como, por exemplo, o oxigênio e o
hidrogênio, porém esse modelo se contradiz quando afirma que o incolor é uma característica
dos gases, porém somente à formação em maior quantidade do gás incolor quando a uma
redução da temperatura do sistema e não quando o contrario.
Com base neste modelo mental é possível observar que os licenciandos confundem
mudança de estado físico com transformação química, um equívoco que considerado grave
quando falamos de futuros professore responsáveis pela construção do conhecimento químico,
além da visão simplista de ciência que fica evidente nas falas dos licenciandos durante suas
explicações sobre o fenômeno como podemos observar a seguir:
B31: “dependendo da temperatura aplicada o sistema altera o seu estado físico
passando de líquido para gasoso”.
Segundo Martinez (2003) o conhecimento científico é classificado, como aquele que
depende de um corpo de conhecimentos validados pela ciência, de acordo com os
108
procedimentos científicos e reconhecidos pelas comunidades científicas. Portanto, as ideias
internalizadas pelos licenciandos são consideradas incoerentes, pois, para o conhecimento
pessoal chegar a ser científico, teria de ser reconhecido pela comunidade científica. Logo o
modelo metal construído não necessariamente deva condizer com o modelo científico, porém,
este deve ser construído levando-se em conta os conhecimentos científicos até então
adquiridos.
Neste modelo 2, com a instrução houve modificações no modelo mental, porém essas
modificações não fizeram com que o mesmo se aproximasse do cientifico. Para esse
licenciando a mudança de coloração deixa de ser uma mudança no estado físico da substância
e passa a ser entendida como um rearranjo de átomos que em determinadas condições formam
substâncias diferentes.
Outros licenciandos apresentaram modelos semelhantes à mudança de estado físico,
que com a instrução passou a explicar o fenômeno da seguinte forma: o sistema passa a ser
formado por dois reagentes que, com a alteração da temperatura formam substâncias
diferentes, porém o licenciando não foi capaz de explicar quais substâncias eram formadas
quando questionado. Neste caso, percebe-se pelas modificações feitas pelo licenciando, que o
mesmo ainda não havia entendido o que é um sistema em E. Q. apresentando dúvidas, que
possivelmente geraram os novos equívocos na reformulação do seu modelo. Como podemos
observar a seguir:
B26: “é formado por dois gases”
PF: “o que ocorre com as mudanças provocadas no sistema?”
B26: “formam substâncias diferentes, não sei quais, mas a formação dessas
substâncias não interfere no equilíbrio, já que não se sabe quanto de cada gás se forma e a
quantidade formada é pequena”.
A professora formadora se utiliza da instrução e de modelos conceituais, os quais são
projetados como ferramentas para o entendimento ou para o ensino de sistemas físicos. Logo,
o professor ensina os modelos conceituais e espera que o aprendiz construa os seus modelos
mentais, que corresponde à estrutura do estado de coisas do mundo, tal como é percebido ou
concebido pelo indivíduo.
O Modelo 3: Tamanho da molécula este terceiro modelo mental o sistema é
composto por dois gases que juntos em proporções equivalentes suas ligações são
responsáveis pela coloração marrom do sistema. A temperatura funciona como fonte
109
responsável pela quebra das ligações formando moléculas menores, ou seja, com a diminuição
da temperatura haverá a quebra das ligações moleculares existentes entre os dois gases,
quanto menor a temperatura maior será a quebra das ligações, consequentemente serão
formadas uma quantidade maior de moléculas menores, de ambos os gases, resultando na
coloração incolor.
B19: “a cor incolor é por causa da quebra das ligações, que forma moléculas
menores, quando a temperatura aumenta os gases formam outras ligações, ficando marrom”.
Ainda segundo este modelo mental os gases quando separados apresentam a coloração
incolor e juntos a coloração marrom, assim sendo é possível perceber que o licenciando ao
construir seu modelo mental levou em consideração uma ideia trazida no texto científico, se
utilizando da compartimentalização, embora os gases permanecessem o tempo todo isoladas
em um mesmo recipiente, na mente do licenciando os gases são unidos e separados por
ligações que são responsáveis pela coloração.
Afirma ainda, que as ligações são formadas devido ao aquecimento ou resfriamento do
tubo, no qual existem dois gases distintos que se unem, mas não formam um terceiro gás.
Apesar de confuso, percebe-se uma tentativa de entender a coexistência dos gases em
equilíbrio químico, apesar da dificuldade em compreender que a temperatura é um fator
perturbador do sistema, que provoca a formação um dos produtos em maior quantidade em
relação ao outro e que ambos os gases apresentam características diferente, um é incolor e o
outro é marrom.
Para Borges (1997) os modelos mentais são componentes principais do conhecimento
de qualquer indivíduo e a formação desses modelos é um processo cognitivo básico para
construir e usar o conhecimento no mundo real. O autor considera ainda que, as ideias dos
indivíduos são instrumentos de ação validas apenas se produzirem efeitos práticos,
Portanto, na concepção de autor (op. cit.) os modelos mentais são componentes
principais do conhecimento de qualquer pessoa e que a evolução desses modelos é um
processo cognitivo básico para construir e usar o conhecimento no mundo real. Em nossa
análise identificamos que a explicação dada pelo licenciando, na falta de uma ideia clara
precisa, buscou relacionar o verdadeiro (transformação de uma molécula em outra) ao útil
(explicação de um fenômeno), na qual as ideias são instrumentos de ação que só valem se
produzem efeitos práticos.
110
Com a instrução o modelo 3 apresentou uma evolução no que diz respeito à aceitação
da coexistência entre os gases e a predominância de um em condições específicas. Antes a
coloração era explicada levando-se em conta a quebra das ligações e o tamanho da molécula,
apesar do licenciando ainda continuar afirmando que a mudança de cor se dá por conta da
quebra de ligações, esse evoluiu no que diz respeito ao tamanho da molécula essa ideia deixa
de fazer sentido e o pesquisado passa então a entender que a coloração é em decorrência da
formação em maior quantidade de um gás em detrimento do outro.
Porém é importante ressaltar que para esse licenciando a quebra de ligações é a
principal responsável pela formação desses gases, o pesquisado não leva em consideração que
se trata de um equilíbrio dinâmico.
A importância da instrução na construção do construção do conhecimento faz-se
necessária para auxiliar a mobilização de saberes em diferentes situações, uma vez que
aplicamos estratégias que contemplam uma perspectiva construtivista, como o caso da Teoria
dos modelos mentais, estudada e interpretada por Moreira (1999). É importante observar que
modelos conceituais são inventados não só por educadores, mas também por arquitetos,
engenheiros, etc., e que no ensino é preciso desenvolver modelos conceituais e também
materiais e estratégias instrucionais que ajudem na construção dos modelos mentais dos
alunos.
Modelo da separação dos reagentes é o quarto modelo mental identificado. O
sistema é formado por dois reagentes o gás incolor e o gás marrom e um produto não definido
pelo licenciado, com o aumento da temperatura ocorre uma interação entre os dois gases
formando um produto de coloração marrom, com o constante aumento da temperatura, mais
intensa é o coloração marrom, uma vez que no tubo teria uma quantidade maior de produto e
cada vez menor de reagentes. De acordo com o modelo, a coloração mudaria porque o
aumento da temperatura favorece a interação entre os elétrons dos diferentes reagentes, pode
podemos observar na fala a seguir:
B44: “ao resfriar os reagentes se separam, já com o aquecimento fica marrom porque
os elétrons dos reagentes irão interagir formando mais produto e ficando pouco reagente”.
Com base na fala ainda é possível perceber que para esses licenciandos a diminuição
da temperatura promove a pouca interação entre os elétrons ocasionando a separação dos
reagentes (NO2 e N2O4), porém quando questionados sobre qual produto seria formado os
111
licenciandos não souberam responder, porém sustentaram a ideias dos gases serem os
reagentes da reação.
Segundo Borges (1997) a construção dos modelos mentais é um processo de raciocínio
integrador que emprega modelagem visual, analógica e experiências de pensamento, criando e
transformando representações informais dos problemas. Portanto, a teoria dos modelos
mentais é usada para se referir a um conhecimento pessoal e é construído através de processos
de modelagens ou formação de representações.
Para Grossi (1990), o conhecimento é um produto da aprendizagem sistematizada, mas
não é transformador e instrumentaliza, de forma teórica, a prática e não é resultado das ações
mobilizadoras do sujeito. É importante destacar que, os saberes escolares construídos pelos
professores levam consigo o conhecimento científico. Os saberes cotidianos e do senso
comum são construídos pelo conhecimento pessoal. E eles são interligados assim como outras
formas de saber que, reformulados, propiciam novos recursos cognitivos e afetivos.
O Modelo da separação dos reagentes com a instrução foi constatado uma evolução
significativa quando comparamos os resultados antes e depois da reformulação do modelo
mental. Para os licenciandos ficou claro que o sistema era formado de dois gases de
colorações diferentes que estavam em Equilíbrio Químico e que as alterações na temperatura,
geravam perturbações no sistema.
A mudança de coloração na temperatura passa a ser explicada pela formação em um
gás em maior quantidade em relação ao outro, porem ambos coexistiam no tubo de ensaio.
Esse modelo após a sua reformulação foi o que mais se aproximou do modelo científico e o
que os licenciandos tiveram uma evolução mais significativa.
Segundo Gilbert (1993) sugere que a capacidade dos estudantes para formar e
expressar modelos mentais progrediria, se lhes fossem proporcionadas oportunidades
explícitas para que se tomassem consciência e expressassem seus modelos mentais. Numa
perspectiva cognitiva da aprendizagem, é evidente a necessidade e a contribuição para o
ensino, o professor possibilitar aos seus alunos formarem modelos mentais em relação a um
fenômeno ou uma situação-problema e de compartilhá-los, enquanto modelos expressos, com
outras pessoas para a construção do conhecimento.
E que no ensino é preciso desenvolver modelos conceituais e também materiais e
estratégias instrucionais que ajudem na construção dos modelos mentais dos alunos. Ressalte-
se, porém, que esses modelos mentais poderiam ser confusos, instáveis e incompletos.
112
CAPÍTULO 4 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
As análises dos modelos mentais indicam que os licenciandos apresentam dificuldades
em compreender o conceito de E.Q. dificultando a resolução de problemas qualitativos e
quantitativos. Porém, é preciso levar em consideração que os modelos mentais construídos
pelos indivíduos sofrem modificações e são aprimorados conforme a aquisição de
conhecimento resultando em modelos mais complexos. No processo de formação inicial
desses futuros professores, o conteúdo Equilíbrio Químico é abordado basicamente nas
disciplinas de Fundamentos de Química Geral, Química Analítica e Físico-Química II, o que
pode ser um respaldo para explicar as dificuldades apresentadas pelos licenciandos durante o
desenvolvimento da pesquisa seja na quantidade ou na forma com que ele é abordado.
A análise dos questionários indica que os licenciandos apresentam dificuldades em
definir Equilíbrio Químico quando tentam explicar tal teoria, confundindo com equilíbrio
estático. Apresentam ainda, dificuldades em diferenciar equilíbrio químico de equilíbrio
físico, é importante que os licenciandos entendam que para superar tais dificuldades
conceituais, os mesmos precisam compreender que igualdade é diferente de constante, ou
seja, serem constante não implica necessariamente em ter a mesma quantidade ou mesma
composição. Compreender que um sistema em Equilíbrio Químico quando as velocidades do
processo direto e inverso se igualam, não quer dizer que é a mesma. Observar que o sistema
nem sempre será homogêneo, como o que foi trabalho que também há sistemas heterogêneos
que são mais complexos e exigem modelos mais elaboradas por envolver mais de uma fase. O
licenciando deve ainda, levar em consideração que a temperatura é apenas um dos fatores que
podem perturbam o sistema existindo outros como pressão e concentração.
Levar em consideração que o qualitativo acarreta uma maior quantidade de
informações promovendo assim uma evolução mais acentuada das estruturas cognitivas em
relação aos aspectos quantitativo, como também é preciso entender as limitações do princípio
de Le Chatelier que fundamenta as alterações do sistema em equilíbrio, que embora não seja
nosso objeto de estudo, tais limitações podem resultar no surgimento de ideias equivocadas e
na construção de modelos desconexos.
Em conformidade com os resultados de outros estudos, observamos que as definições
apresentadas pelo licenciandos, eram carregadas de concepções encontradas em alunos do
ensino médio o que nos permite concluir que as concepções que esses licenciandos julgam ser
científicas, são concepções simplistas. Essas concepções revelam as dificuldades desses
113
licenciandos em romper com a visão simplista do que é ciência, desse modo faz-se necessário
um trabalho mais aprimorado na formação inicial desses licenciandos, futuros professores,
tendo em vista que os problemas conceituais apresentados pelos mesmos podem vim a refletir
nas futuras concepções dos alunos. Caso isso não ocorra continuaremos a observar as
dificuldades conceituais se repetirem, nos diferentes níveis de ensino.
Os dados da pesquisa nos revelaram ainda, que o ensino deste tema é orientado, por
grande parte dos formadores, por uma concepção que privilegia o modo mecânico,
reprodutivo, enfatizando muito mais o caráter repetitivo do que seu potencial para favorecer a
construção de conceitos, juntamente com o fato de que os alunos possuem lacunas conceituais
que embora o equilíbrio seja conteúdo trabalhado durante o Ensino Médio eles desconsideram
os conhecimentos adquiridos, quando alegam não saber diferenciar ou até mesmo definir de
acordo com seus conhecimentos o que Equilíbrio Químico.
Vale ressaltar que durante o Ensino Médio os conteúdos são trabalhados tendo por
objetivo a aprovação no vestibular, importando apenas as fórmulas e a memorização de
conceitos que não são incorporados ao cognitivo sendo esquecido posteriormente, o ensino
muitas vezes é emergencial, ou seja, apenas para conseguir a aprovação para o ingressa na
universidade, prejudicando a evolução das estruturas cognitivas que poderia ocorrer com a
prática que envolve a interação dentro da sala de aula, favorecendo o acompanhamento da
compreensão do aluno, na busca por uma aprendizagem efetiva do conceito ensinado.
O acompanhamento da evolução dos possíveis modelos mentais, e mais
particularmente as observações de sala de aula, corresponde a uma alternativa que permite
descobrir uma série de fatores que deveram ser levados em consideração para o entendimento
de determinadas dificuldades durante o processo de aprendizagem, como também nos oferece
elementos conceituais importantes para que possamos confrontar com as ideias dos alunos
durante o processo de aprendizagem, e dessa forma de auxiliar os alunos na construção de
modelos mais cientificamente corretos.
Assim, conhecer os modelos mentais dos alunos passa a ser uma ferramenta de grande
utilidade para os professores, na tentativa de promover uma maior compressão dos conceitos
científicos por parte do aluno. Portanto, o processo de ensino pode ser construído tendo por
base os modelos mentais apresentados pelos alunos, ressaltando as diferenças e semelhanças
entre os modelos mentais prévios dos alunos e o modelo científico, e ainda dá uma
flexibilidade maior na forma de ensinar que passa a não ficar fixa em um único conteúdo do
momento e será diversificada pelos conceitos que apareceram nos constructos durante o seu
desenvolvimento.
114
De forma geral, os resultados obtidos apresentaram uma confusão por parte dos
licenciandos, no tocante a mudança de estado físico e transformação química, os mesmos não
levam em conta tais diferenças no momento de explicar ou construir seus modelos mentais,
demonstrando as falhas na formação desses professores.
Os licenciandos não aceitam o invisível, ou seja, as substâncias que não podem ser
visualizadas através da cor, por exemplo, não são aceitas como existentes, isso nos leva a
pensar nas dificuldades que esses alunos apresentam para compreender diversos fenômenos,
uma vez que, a Química é uma ciência abstrata e construída a partir de outros modelos que
não são palpáveis nem visíveis, exigindo a utilização do imaginário para criar modelos,
definições e explicações.
Outro ponto importante é o fato dos licenciandos não conceberem a coexistência dos
dois gases em equilíbrio, ou seja, quando a coloração fica marrom o aluno acredita existir
somente o gás dióxido de nitrogênio quando fica incolor somente a formação do tetraóxido de
dinitrogênio (N2O4), mas não acredita que as colorações dependem da predominância de cada
gás em determinada temperatura.
Os modelos mentais dos licenciandos estão muitos próximos aos pesquisados para
alunos do ensino médio. Esse fato evidência que as pesquisas em ensino de ciências não estão
sendo utilizadas na atuação dos professores formadores desses licenciandos, ou seja, os
professores formadores não contemplam esses trabalhos para a melhoria de sua atuação em
sala de aula.
Com a instrução foi possível perceber que os licenciandos aprimoraram seus modelos,
o que nos leva a crer que a instrução é uma ferramenta importante no processo de formação
dos mesmos, que o conhecimento dos modelos mentais pelos licenciandos lhes permitiu
compreender a importância dos mesmos no processo de ensino e aprendizagem, lhes
permitindo refletir sobre suas concepções e seus modelos, avaliando suas limitações
conceituais.
Com relação aos modelos mentais obtidos na primeira coleta de dados e os modelos
obtidos na segunda coleta, constatamos que os modelos resultados da primeira turma, se
mostram mais incompletos e confusos quando comparados aos da segunda turma, apesar de
terem estudado o conteúdo várias vezes na acadêmica, Observou-se ainda que as respostas
dadas pelos licenciandos da segunda turma eram mais fundamentadas e melhores estruturas
isso se deve a formação que estão tendo esses licenciando diferentemente da primeira turma, a
professora formadora adotou uma postura que propicia os licenciandos a terem um maior
115
contato com as pesquisas, além de auxiliá-los no desenvolvimento de habilidades como a
escrita, com a produção constante de dissertações.
Observou-se que o processo reflexivo dos licenciandos, apesar de fundamental ainda é
uma prática que os mesmos têm dificuldade em fazer, isso devido ao pouco interesse em
aprimorar seus conhecimentos, acreditando que a memorização feita durante as aulas é
suficiente para uma boa atuação enquanto profissional ou ainda pela falta de maturidade sobre
o que é ser professor e pelo pouco contato com as pesquisas em ensino.
Muitos licenciandos perceberam na teoria dos modelos mentais uma forma de auxiliar
seus alunos no entendimento dos fenômenos relacionados à Química, além de perceberem que
trabalharam os modelos mentais durante a intervenção pedagógica na aplicação dos projetos
de estágios de forma inconsciente, ressaltaram ainda a importância do uso dessa teoria em sala
de aula e deixaram explícito o desejo de continuarem o estudo sobre a temática. De qualquer
modo, os resultados desta pesquisa reafirmam a importância do estudo dos modelos mentais
tendo a instrução como ferramenta de auxilio durante este processo, e que o conhecimento dos
mesmos por parte dos licenciandos contribui para a melhoria da prática pedagógica,
consequentemente, da aprendizagem dos alunos na construção do conhecimento.
Enfim, a análise completa dos dados obtidos durante o processo de desenvolvimento
da pesquisa apresentou resultados e conclusões consistentes e expressivos, que nos levem a
entender até que ponto a instrução apoiada no conhecimento das concepções alternativas pode
auxiliar no aprimoramento dos modelos mentais.
E, por fim, vale lembrar que a mudança no ensino começa pelo professor enquanto elo
entre o que se sabe e o que ainda se pode aprender, não bastam ter apenas o conhecimento
específico e saber de algumas metodologias é preciso entender que o processo de ensino e
aprendizagem é complexo, logo a compreensão do processo de formação de contexto é
decisiva para que se haja aprendizagem.
116
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123
APÊNDICE A – Termo de consentimento assinado pelos participantes da pesquisa
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENRO DE CIÊNCIASEXTAS E TECNOLOGIA - CCET
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA -
NPGECIMA
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
Declaro, por meio deste termo, que concordei em ser entrevistado (a) e/ou participar
na pesquisa de campo referente ao projeto/pesquisa vinculado ao Núcleo de Pós- Graduação
em Ensino de ciências e Matemática, na linha de pesquisa: Currículo, Didáticas e Métodos de
Ensino das Ciências Naturais e Matemática desenvolvida (o) pela mestranda Ana Carla de
Oliveira Santos a quem poderei contatar / consultar a qualquer momento que julgar necessário
através do telefone nº 9845-4510 ou e-mail [email protected]. Fui informado (a),
ainda, de que a pesquisa é [coordenada / orientada] pela prof. Dr. Marlene Rios Melo.
Afirmo que aceitei participar por minha própria vontade, sem receber qualquer
incentivo financeiro ou ter qualquer ônus e com a finalidade exclusiva de colaborar para o
sucesso da pesquisa. Fui informado (a) dos objetivos estritamente acadêmicos do estudo, que,
em linhas gerais é entender e conhecer como e quais modelos mentais são construídos pelos
professores em formação perante a realização de um experimento e até que ponto o
reconhecimento desses modelos pode interferir ou não na mediação das estratégias de ensino
utilizadas por esses futuros professores.
Foi também esclarecido (a) de que os usos das informações por mim oferecidas estão
submetidos às normas éticas destinadas à pesquisa envolvendo seres humanos, da Comissão
Nacional de Ética em Pesquisa (CONEP). Minha colaboração se fará de forma anônima, [a
ser gravada a partir da assinatura desta autorização]. O acesso e a análise dos dados coletados
se farão apenas pelo (a) pesquisador (a) e/ou seu(s) orientador (es) / coordenador (es).
Foi ainda informado (a) de que posso me retirar desse (a) estudo / pesquisa /programa
a qualquer momento, sem prejuízo para meu acompanhamento ou sofrer quaisquer sanções ou
constrangimentos.
Atesto recebimento de uma cópia assinada deste Termo de Consentimento Livre e
Esclarecido, conforme recomendações da Comissão Nacional de Ética em Pesquisa
(CONEP).
São Cristóvão, ____ de _________________ de _____.
Assinatura do (a) participante: ______________________________
Assinatura do (a) pesquisador (a): ____________________________
124
APÊNDICE B: Questionário aplicado aos licenciandos durante a primeira coleta de
dados
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENRO DE CIÊNCIASEXTAS E TECNOLOGIA - CCET
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA - NPGECIMA
QUESTIONÁRIO
1. O que vem à sua mente quando você pensa em:
a) Equilíbrio:
b) Equilíbrio Químico:
2. Em sua opinião, o que vai acontecer ser aquecermos esse sal?
3. O que está acontecendo (ao aquecer o tubo)? Como você explicaria o que observa?
4. E agora de que é formado o sistema? Quais eram os regentes e quem são os produtos?
5. Nesse aquecimento existe espécie (moléculas) predominante? Se sim, qual?
6. E se resfriarmos o tubo o que você acha que acontecerá?
125
7. Como você explicaria o que houve ao resfriarmos o tubo?
8. Nesta situação qual a espécie (molécula) predominante ou existe somente um tipo espécie?
Justifique sua resposta?
9. Como você explicaria a mudança de cor? E porque você pensa assim?
10. O resultado está de açodo com a sua (as) hipóteses?
11. Isso é um Equilíbrio Químico? Porque você acha isso?
12. Represente utilizando o modelo de Dalton o que você observou com o aquecimento e o
resfriamento do sal?
13. O que vem a sua mente quando falamos de Equilíbrio e Equilíbrio Químico?
126
APÊNDICE C: Folha utilizada pelos licenciandos para a elaboração dos textos
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO EM QUÍMICA
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E
MATEMÁTICA - NPGECIMA
Com base na leitura do texto, disserte sobre:
1. Quais são as suas compreensões sobre a Teoria do Equilíbrio Químico.
2. Das concepções alternativas descritas no artigo, qual (is) dela(s) você considera mais
próxima(s) da concepção científica sobre Equilíbrio Químico.
3. De que forma o conhecimento das concepções alternativas, discutidas no artigo podem
colaborar no processo de ensino e aprendizagem.
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APÊNDICE D: Roteiro da aula ministrada na segunda coleta de dados
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO EM QUÍMICA
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E
MATEMÁTICA - NPGECIMA
Roteiro da Aula
Objetivo: Levantar os modelos mentais dos licenciandos em Química com relação ao
conteúdo Equilíbrio Químico, tendo a instrução como tentativa de aprimoramento desses
modelos mentais.
1º Momento: Com a leitura feita pelos licenciandos do artigo “Como os estudantes concebem
o estado de Equilíbrio Químico” da Revista Química Nova na Escola, N.4, novembro de
1996, será aberta uma discussão sobre o artigo durante a aula juntamente com o auxílio da
professora formadora. A discussão será norteada levando em consideração algumas questões:
1) A relação do tema Equilíbrio Químico com os demais conceitos químicos? (poderá ser
pedido que os alunos fação mapas conceituais, com os diferentes conceitos citados por eles).
2) Até que ponto concepções simplistas, interferem na aprendizagem de novos conceitos?
3) Quais as concepções que os estudantes têm sobre Equilíbrio químico?
4) Como os alunos aprendem Equilíbrio Químico?
5) Qual a relação entre o conceito ensinado pelo professor e o conceito científico de
Equilíbrio Químico?
6) Quais as conclusões e reflexões que podemos chegar enquanto futuros professores de
Química?
2º Momento: Após a discussão do artigo, apresenta aos licenciandos o experimento “Reação
de cobre com ácido nítrico”, este experimento terá por objetivo levantar os modelos mentais
prévios desses licenciandos, portanto, será pedido que os licenciandos em uma folha que será
entregue, responda às cinco perguntas:
128
1) Como é o sistema? (os licenciandos deverão o que estão visualizando, se é um gás, qual sua
cor, se existe um ou mais elementos);
2) De que é formado o sistema? (os licenciandos descreveram quais elementos e substâncias
estão presentes no tubo e que farão parte do procedimento);
3) Como ele funciona? (os licenciandos deverão explicar com base nos seus conhecimentos
científico e com base nas ideias já discutidas anteriormente no artigo, explicar o que é
Equilíbrio químico e como ele funciona, neste momento será pedido que eles leve em conta os
tipos de reações, as alterações que podem ser provocadas);
4) O que irá acontecer? (os licenciandos deverão levantar hipóteses e descrever o que irá
acontecer com o tudo com a mudança de temperatura, neste momento será solicitado aos
licenciandos que se utilize de desenhos para ilustrar sua hipótese e posterior descrição e
defensa da sua ideia);
5) Para que serve? (os licenciandos devem explicar qual a importância de se estudar e
entender Equilíbrio químico, se existir, e de que forma ter consciência das concepções auxilia
ou não na sua formação enquanto professor).
3º Momento: Depois do levantamento dos modelos mentais prévios dos licenciandos, realizar
os experimento e discutir com os mesmos, o que aconteceu e se os resultados obtidos estão de
acordo com as hipóteses inicialmente levantadas por eles. Neste momento a professora
formadora dará sua instrução, que pode ser através de questionamentos, na tentativa de
enriquecer e melhorar os modelos mentais desses licenciandos.
Após a instrução os licenciandos devem expressar novos modelos mentais, esses
modelos serão coletados através de desenhos que serão feitos pelos licenciandos, levando em
conta os resultados e informações obtidas, nestes desenhos os licenciandos deverão descrever:
O sistema (antes e depois);
Explicar o que ocorreu e por fim;
Destacar as contribuições, pontos positivos e negativos da aula, quanto ao reconhecimento
das suas próprias concepções, de seus modelos mentais e na sua formação enquanto futuro
professor.
129
APÊNDICE E: Roteiro de Experimentação da turma T1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO EM QUÍMICA
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E
MATEMÁTICA - NPGECIMA
Sistema dióxido de nitrogênio - tetróxido de dinitrogênio
O dióxido de nitrogênio (NO2) é um gás colorido, de odor desagradável e muito
tóxico, que pode ser produzido pela decomposição térmica de nitrato de chumbo (esta reação
é irreversível):
2Pb(NO3)2(s) 2PbO(s) + 4NO2(g) + O2(g)
Este gás colorido está na realidade em equilíbrio com o seu dímero tetróxido de
dinitrogênio, que é incolor:
2NO2(g) N2O4(g)
Experimento
Materiais necessários
Dois tubos de ensaio com tampa ou rolha que não permita vazamentos
Nitrato de Chumbo (II) Pb(NO3)2
Uma garra ou pegador ou pregador de roupa
Um maçarico ou fogão, ou isqueiro
Um suporte para os tubos de ensaio
Dois béqueres
Água quente e água fria
Uma espátula
Procedimento
Passo 1: Retire alguns grãos do nitrato de chumbo com a espátula e coloque dentro do tubo de
ensaio.
130
Como o nitrato de chumbo pode conter umidade, nós aquecemos levemente o sal para
retirar a umidade. Não aqueça demais pois o sal começará a se decompor. Segure o tubo com
uma garra.
Retirando um pouco do Pb(NO3)2
Fonte: Portal Ponto Ciência
Quantidade utilizado do sal Fonte: Portal Ponto Ciência
Desidratando com cuidado para não começar a decomposição
Fonte: Portal Ponto Ciência
Passo 2: Feche bem o tubo e leve-o à chama até começar a decomposição. Ou seja, um gás de
cor castanho avermelhado começa a ser produzido. Repita o procedimento para o segundo
tubo usando as mesmas quantidades.
131
Atenção: Muito cuidado com esse gás! Ele é tóxico! Uma vez produzido esse gás, não
há necessidade de descarta-lo, ele poderá ser usado em outras aulas, desde que esteja bem
vedado.
Fonte: Portal Ponto Ciência
Passo 3: Certifique-se de que, inicialmente, ambos os frascos estejam com as mesmas
quantidades de gás. Prepare um béquer com água quente e outro com água fria e mergulhe um
frasco em cada béquer. Após um minuto, retire-os da água e observe. Agora, coloque o tudo
que estava em água quente no béquer que contém água fria e vice-versa.
Esquerda, água quente, direita, água fria.
Fonte: Portal Ponto Ciência
O tudo da esquerda está mais intenso, pois estava na água quente.
Fonte: Portal Ponto Ciência
132
O que acontece
Decomposição é uma reação em que uma substância se transforma em duas ou mais
sem a interação com outra. Ou seja, uma substância se “quebra” em duas ou mais partes.
Nesse experimento temos inicialmente o nitrato de chumbo(II), representado pela fórmula:
Pb(NO3)2. Uma característica do nitrato de chumbo(II) é que quando aquecido, sofre
decomposição formando óxido de chumbo (II), dióxido de nitrogênio e oxigênio molecular.
Esta reação está representada na equação 1 abaixo:
2 Pb(NO3)2(s) 2PbO(s) + 4N2(g) + O2(g)
Por sua vez, o dióxido de nitrogênio (NO2), que possui uma coloração castanho-
avermelhada, dimeriza formando o tetróxido de dinitrogênio (N2O4), que é incolor.
Dimerização é o processo no qual duas moléculas se juntam formando uma só. Nessa etapa de
dimerização ocorre um equilíbrio químico, representado pela equação 2 :
Direta
2NO2(g) N2O4(g) Inversa
Equilíbrio químico se dá quando a velocidade da reação direta é a mesma da reação
inversa. O equilíbrio químico pode ser perturbado por alguns fatores, como a temperatura.
Segundo Le Chatelier, quando o equilíbrio é perturbado, a reação desloca este equilíbrio no
sentido de minimizar a perturbação sofrida e restabelecer um novo equilíbrio. Em um
equilíbrio químico não necessariamente as concentrações das espécies são iguais, mas sim as
velocidades das reações direta e inversa.
A equação 2 representa um sistema em equilíbrio, e se fornecermos ou retirarmos
calor, perturbaremos esse equilíbrio químico. Dessa forma, segundo Le Chatelier, ocorre um
favorecimento da reação (direta ou inversa) que minimiza a perturbação sofrida. Neste caso,
quando aquecemos o frasco, percebemos um aumento na intensidade da cor marrom-
avermelhado. Isso indica que a reação favorecida foi a inversa, ou seja, a reação de formação
do NO2. E quando resfriamos o frasco, a cor marrom-avermelhada fica menos intensa,
indicando um favorecimento da reação direta, em que ocorre consumo de parte do NO2,
responsável pela coloração.Texto científico utilizado para a leitura dos licenciandos
133
APÊNDICE F: Roteiro de Experimentação da turma T2
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO EM QUÍMICA
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E
MATEMÁTICA - NPGECIMA
Experimento
Materiais necessários
Dois tubos de ensaio com tampa ou rolha que não permita vazamentos
Pedaços de cobre
Ácido nítrico concentrado
Uma garra ou pegador ou pregador de roupa
Um maçarico ou fogão, ou isqueiro
Um suporte para os tubos de ensaio
Dois béqueres
Água quente e água fria
Erlenmeyer
Procedimento
Passo 1: No erlenmeyer coloque os pedaços de cobre e um pouco da solução de ácido nítrico
concentrado até que cubra os pedaços.
Fonte: internet
134
Passo 2: Após o contato direto do cobre com o ácido nítrico, haverá a formação de gás.
Atenção esse gás é tóxico, portanto deve ser realizado em uma capela.
Fonte: internet
Passo 3: Isole o gás em tubos de ensaio e feche-os com o auxílio de uma rolha. Em seguida
mergulhe o tubo a água quente e na água fria, observe a diferença.
Esquerda, água quente, direita, água fria.
Fonte: Portal Ponto Ciência
135
ANEXO 1: Texto científico utilizado para a leitura dos licenciandos
136
137
138
ANEXO 2: Representações feitas pelos licenciandos do sistema em Equilíbrio Químico
Licenciando A3
Licenciando A9
Licenciando A1
Licenciando B11
139
Licenciando B9
Licenciando B16