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

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.

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

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

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

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.

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

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.