Implicações educacionais

A compreensão das cores nos fogos de artifício e da condução elétrica em diferentes materiais só é possível por meio da adoção de modelos atômicos que concebem a interação matéria-energia (sob os postulados da mecânica quântica). Aprender esses conteúdos pode levar a concepções alternativas ou errôneas, uma vez que é exigido do aluno um alto nível de abstração e explicações em nível submiscroscópico de um fenômeno macroscópico. Muitas dessas concepções são relatadas na literatura como obstáculos à aprendizagem, as quais devem ser devidamente identificadas pelo professor e mediadas por uma instrução eficiente.

Ao contrário da maioria dos estudos descritos na literatura, nesta tese, propusemos a representação desses conteúdos químicos na forma de um MC elaborado pelo professor (e não pelo aluno). O professor, como especialista no tema, tem em sua estrutura cognitiva uma rede de conhecimento altamente interligada. Ao representar esse conhecimento na forma de um MC, ele torna visível aos alunos os conceitos mais importantes e suas relações sobre um determinado tema, permitindo um ponto de partida para instrução e mediação do conhecimento conceitual. O uso dos MCs elaborados pelo professor como material de ensino requer a atenção para dois pontos importantes. Primeiro, como esse MC deve ser elaborado para garantir os melhores

resultados de aprendizagem durante a instrução e segundo, como essa instrução deve ser planejada para operacionalizar o uso dos MCs em sala de aula. Ambos os problemas requerem, do professor, um planejamento instrucional eficiente.

De acordo com os pressupostos das TCC e TAM, materiais instrucionais devem ser elaborados de modo que as demandas cognitivas impostas ao aluno não excedam a limitada capacidade da MT, caso contrário, não sobram recursos cognitivos suficientes para processar e adquirir novas informações, isto é, aprender. Para isso, devemos levar em conta, durante a preparação do material de ensino, a dificuldade ou complexidade do conteúdo a ser representado (i.e., CG intrínseca) e o formato da instrução (i.e., CG extrínseca).

No caso específico dos nossos estudos, um planejamento instrucional eficiente implicou em adotar estratégias capazes de minimizar ao máximo a desorientação causada pelo MC, ou seja, em representar o conhecimento científico por meio de seus conceitos e relações de modo que o processamento e aquisição de novas de informações pudessem ser facilitados. Consequentemente, maiores ganhos de conhecimento com baixo esforço mental seriam observados como resultado da liberação de recursos cognitivos da MT alocados, agora, para aprender. As estratégias manipuladas nesta tese foram: o uso de dicas gráficas (cor e número), o tipo de organização conceituais (hierárquica em “árvore”, hierárquica cíclica ou não hierárquica), o uso de recursos digitais associados ao MC (hipertexto) e o nível de conhecimento prévio dos alunos (baixo ou alto).

Com base nos resultados, foi possível concluir que, independentemente do tipo de MC utilizado como material instrucional, todos os alunos foram capazes de aumentar o seu nível de conhecimento factual sobre a química dos fogos de artifício e a condução elétrica de diferentes materiais. Isso nos trouxe evidências de que os MCs são uma potencial ferramenta de ensino mesmo quando os alunos não os elaboram. Porém, também foi possível perceber que os resultados de aprendizagem são ainda melhores quando o MC apresenta certas características.

Respondendo à pergunta da tese é possível afirmar que o uso da cor e da hierarquia conceitual como dicas gráficas de navegação foram capazes de minimizar a desorientação provocada pelos MCs via gestão de CG intrínseca e redução da CG extrínseca, respectivamente. O processamento generativo (i.e., recursos da MT alocados para a aprendizagem) pôde ser potencializado pelo uso de um hipertexto organizado na forma de um MC otimizado e associado a recursos digitais.

Os alunos que estudaram os MCs coloridos, com uma estrutura conceitual hierárquica e com recursos digitais, tiveram maiores ganhos de conhecimento factual e/ou conceitual quando

comparados aos alunos que não tiveram acesso a essas estratégias, confirmando a Hipótese A da tese. Porém, na maioria das comparações realizadas, não houve diferença no esforço mental ou carga cognitiva para compreender os conceitos químicos, refutando a Hipótese B. Possivelmente, a diminuição no esforço mental, conseguida pela diminuição da desorientação, foi compensada pela dedicação à compreensão do conteúdo científico, evidenciado pelos maiores ganhos de conhecimento. Por fim, a Hipótese C da tese não pôde ser confirmada nem refutada, uma vez que não foi possível encontrar alunos, dentre aqueles que participaram da pesquisa, com alto nível de CP a respeito da condução elétrica de materiais. Para finalizar, reunimos algumas orientações aos professores que desejarem utilizar os MCs como material instrucional de Química (e outras disciplinas):

 O professor precisa estar treinado na técnica: a elaboração do MC pelo professor deve ser precidida de uma etapa de treinamento na técnica de mapeamento conceitual. O professor precisa garantir a elaboração de um MC com a mais alta qualidade de estrutura visual e conteúdo semântico, refletindo suas representações mentais de modo mais fidedigno. A falta do treinamento implica na elaboração de um MC de baixa qualidade, que ao ser utilizada em sala de aula como material de ensino, pode prejudicar o processo de aprendizagem.

 A hierarquia conceitual é uma dica gráfica de navegação: a organização hierárquica dos conceitos, partindo daqueles mais gerais no topo do MC que se desdobram em conceitos mais específicos na base do MC (i.e., hierarquia em “árvore”), foi uma excelente aliada à navegação do conteúdo. Esse tipo de hierarquia oferece ao aluno um guia para leitura do conteúdo remetendo ao processamento natural de aquisição de informação.

 A cor também é uma dica gráfica de navegação: o uso de cores, como forma de agrupar visualmente conceitos de mesma área de conhecimento, permitiu uma melhor gestão e integração do conteúdo. Porém, esta dica gráfica só foi necessária quando a hierarquia conceitual em “árvore” não está presente já auxiliando na navegação do conteúdo. O uso de cores é uma boa estratégia para “setorizar” o MC em áreas distintas, alertando para conceitos e relações entre assuntos, teorias, capítulos, temas, conteúdos diferentes dentro de um mesmo contexto.

 Outras organizações hierárquicas conceituais existem, mas devem ser adotadas

com cautela: para conteúdos sistêmicos (i.e., de causa e consequência), o uso da

hierarquia cíclica aliada à dica gráfica cor apresentou a mais alta eficiência da instrução, ou seja, gerou relativamente o maior ganho de conhecimento com o menor esforço mental associado à compreensão do conteúdo de Química. Diferente da hierarquia em “árvore”, aquela cíclica não remete a um processamento natural de

informações sendo, portanto, menos óbvia para o aluno durante a navegação do conteúdo. A desorientação provocada por um formato menos usual foi drasticamente diminuída pela partição do conteúdo (com o uso de cores), permitindo uma maior integração do conhecimento químico. O uso de diferentes tipos de hierarquia (e.g., cíclica, em rede, radial ou centro-periferia, linear) é possível, mas deve ser adotada com cautela. Considere antecipadamente, o tipo de conhecimento que está sendo representado e a possibilidade de uso conjunto à outras dicas gráficas de navegação.  Hipertextos organizados na forma de MCs associados a recursos digitais são

eficientes: o uso de hipertextos na educação vem sendo cada vez mais explorado como

um ambiente dinâmico no qual o aluno adota a sua sequência de navegação e estudo. A utilização de um MC de alta qualidade visual e semântica permitiu oferecer ao aluno um suporte à navegação do conteúdo ditado pelo especialista. De modo geral, o uso da hierarquia cíclica aliada à cor como dica gráfica diminuiu a desorientação provocada pelo MC, liberando recursos da MT destinadas à aprendizagem. A presença de recursos digitais associados a esse MC permitiu a produção de um hipertexto que potencializou processamentos generativos, levando os alunos a maiores ganhos de conhecimento factual e conceitual, mesmo com um conteúdo químico de elevado nível de complexidade.

 A instrução deve considerar o nível de conhecimento prévio dos alunos: uma instrução eficiente para alunos com baixo nível de CP pode ser desmotivadora para alunos com alto CP. Já uma instrução eficiente para alunos com alto CP pode levar à sobrecarga cognitiva alunos com baixo CP. O professor, ao identificar as concepções alternativas e o nível de CP dos alunos, pode elaborar o MC de acordo com as características da turma. É possível, em um mesmo MC, oferecer conceitos já vistos anterioremente permitindo seu resgate no momento da instrução, assim como os novos conceitos a serem aprendidos. As muitas possibilidades de adaptar a instrução por meio do uso dos MCs como material de ensino considerando o nível de CP da turma, amplia a potencialidade desse organizador gráfico para propósitos educacionais.  O MC do professor não deve ser usado como “gabarito”: o MC elaborado pelo

professor não deve ser apresentado aos alunos como a única possibilidade de representação do conhecimento mapeado. Caso contrário, há a possibilidade dos alunos tenderem à memorização dos conceitos do MC do professor durante a instrução em vez da construção do significado a partir dessa rede conceitual. Para evitar esse tipo de situação, é necessário explicar aos alunos as características de um MC e, pouco a pouco, permitir que eles construam as suas próprias representações. Por exemplo, permita que eles sugiram novos termos de ligação para os mesmos conceitos ou ainda que eles adicionem novos conceitos e relações ao MC feito pelo professor. Por fim, associe diferentes ferramentas de ensino de modo a compor estratégias em que o MC esteja presente mas não seja a única metodologia adotada para mediação do conhecimento.