De acordo com o mencionado anteriormente, outra linha de pesquisa utiliza o termo visualização como um ‘nome’, algo que foi colocado à disposição de um público quer na forma de um objeto material, visual, verbal ou simbólica. Aqui encontramos diversos estudos (WU; KRAJCIK; SOLOWAY, 2001; FERK et al., 2003; SANTOS; GRECA, 2005; TASKER; DALTON, 2006; SAVEC; VRTACNIK; GILBERT, 2007; KOZMA; RUSSELL, 2007b; ARROIO; HONÓRIO, 2008) que ao usarem outra abordagem tentam avaliar o uso e o impacto de diferentes tipos de visualizações no ensino de Química. Uma grande parte destes estudos são quantitativos, em que através de testes específicos (pré-testes, pós-testes e de retenção) se tenta avaliar a aprendizagem dos alunos e indiretamente a eficácia da visualização usada. No entanto, começamos a verificar que nalguns estudos é introduzida uma componente qualitativa. O objetivo desta introdução é obter informação importante acerca de como os alunos desenvolvem a compreensão dos conceitos químicos enquanto usam as visualizações como ferramentas de auxílio na aprendizagem.
Uma grande parte das visualizações testadas são softwares com imagens virtuais 2D e 3D e, nalguns casos, animações e simulações, ou a combinação de vários tipos de representações (ex. modelos tridimensionais concretos com modelos virtuais).
Apresentamos aqui algumas das conclusões mais interessantes destes trabalhos:
• O uso de ferramentas visuais permite desenvolver um melhor conhecimento conceitual e visual em química;
• Os alunos preferem as representações concretas e virtuais 3D a outro tipo de representações;
• Recomenda-se o uso de representações visuais diversificadas na sala de aula;
• O uso de ferramentas visuais favorece a construção de modelos mentais adequados; • O uso de ferramentas visuais favorece a transição entre as três dimensões da química
(JOHNSTONE, 1993): macroscópica, submicroscópica e simbólica.
De acordo com o que referimos anteriormente, existem trabalhos que de, certa forma, focam estas duas linhas de pesquisa, ou seja, estes dois sentidos (verbo e nome) atribuídos ao termo visualização: Kozma e Russell (2007a), Wu e Shah (2004), Schnotz e Kürschner (2008).
Em Kozma e Russell (2007a) nos é apresentado um estudo sobre a necessidade de desenvolvermos uma série de competências representacionais nos nossos alunos. Este termo está relacionado com um conjunto de capacidades e práticas que são necessárias para uma pessoa construir e usar uma variedade de representações ou visualizações externas, para pensar, comunicar-se com os seus pares, etc. Estes autores admitem que a aquisição destas competências segue uma trajetória de desenvolvimento, não de acordo com a progressão Piagetiana, mas de acordo com as noções socioculturais para o desenvolvimento de Vygotsky, já apresentadas, em
que as interações com os recursos materiais e sociais do ambiente levarão ao desenvolvimento pessoal.
Estes autores apresentam cinco níveis de competência representacional que descreveremos muito sumariamente:
• Nível 1: Representação como descrição (o indivíduo produz representações baseadas apenas nas características físicas);
• Nível 2: Primeiras habilidades simbólicas (o indivíduo produz representações baseadas nas características físicas, mas já introduz alguns elementos simbólicos, como, por ex., setas);
• Nível 3: Uso sintático de representações formais (o indivíduo produz representações baseadas quer nas características físicas observáveis, quer em não observáveis, entidades ou processos subjacentes);
• Nível 4: Uso semântico de representações formais (o indivíduo produz representações usando sistema formal de símbolos representando quer as características físicas observáveis, quer as não observáveis, entidades ou processos subjacentes);
• Nível 5: Uso refletido e retórico de representações ( o indivíduo produz uma ou mais representações para explicar as relações entre as características físicas e as entidades ou processos subjacentes).
Para estes autores, a modelagem molecular, as simulações e as animações são ferramentas que podem dar suporte aos objetivos tradicionais da aprendizagem conceitual em Química e aos novos objetivos relacionados com práticas investigativas sobre “ tornar os estudantes químicos” .
Também referem que é necessária mais pesquisa para avaliar o impacto do uso de visualizações na aprendizagem. Desta forma, estes autores apresentam outro estudo (KOZMA; RUSSELL, 2007b) usando cinco projetos multimídia de visualização com diferentes abordagens. Eles concluíram que os cinco projetos aumentaram a aprendizagem de conceitos químicos e o desenvolvimento de habilidades científicas de investigação. Neste trabalho, os autores deixam algumas recomendações para o uso de atividades instrucionais (educacionais) baseadas em visualização, das quais destacamos:
• Não há estudos cuidadosamente planejados que nos possam dizer quando é melhor usar animações ou imagens estáticas, ou se os modelos moleculares dinâmicos são melhores que os modelos de bola e bastão;
• Não há dados acerca da precisão como estes meios devem ser usados em conjunto e quando é melhor fazer isso;
• Nesta fase, todos os aspetos práticos são deixados ao julgamento dos professores e dos designers educacionais.
Wu e Shah (2004) apresentam-nos um interessante trabalho que refere que habilidades visuoespaciais e capacidades gerais de raciocínio são relevantes para a aprendizagem em Química. Eles concluem, igualmente, que alguns dos erros conceituais dos alunos são devidos a dificuldades em operar nas representações visuoespaciais internas e externas e que algumas ferramentas de visualização serão eficazes no auxílio aos alunos. Este estudo apresenta, também, cinco princípios para planejar ferramentas de visualização em Química:
1) Providenciar múltiplas representações e descrições; 2) Tornar as conexões visíveis;
3) Apresentar a natureza dinâmica e interativa da Química; 4) Promover as transformações entre 2D e 3D e vice-versa;
5) Reduzir a carga cognitiva tornando a informação explícita e integrar informação para os alunos.
Com estes cincos princípios, os autores esperam podermos ajudar melhor os alunos a compreenderem os conceitos químicos.
Schnotz e Kürschner (2008) apresentam-nos um trabalho também nesta linha de pesquisa, em que os autores investigam se diferentes formatos de informação visual resultam na construção de diferentes modelos mentais e se diferentes modelos mentais levam a diferentes padrões de desempenho na realização de tarefas e, ainda, como estes efeitos das visualizações podem ser modificados por representações externas extras fornecidas durante a realização das tarefas. Os resultados deste estudo revelam que o formato (forma) da visualização afeta a estrutura do modelo mental. Da mesma forma, diferentes estruturas de modelo mental resultam em diferentes padrões de desempenho, quando indivíduos são colocados a resolver tarefas baseadas apenas nas suas representações mentais construídas em aprendizagens prévias. No entanto, estes efeitos decrescem, quando representações externas extras são colocadas ao dispor dos aprendizes durante a realização das atividades.
área e acrescentam que seus resultados lhes permitem sugerir adotar uma visão teórica que vai para além dos recentes trabalhos em aprendizagem por multimídia. Estes autores referem que, em trabalhos anteriores, é proposto que um aluno aprende melhor através de texto com imagens, do que só com texto, quer em termos de compreensão, quer em termos de retenção. Ao reverem a teoria cognitiva de aprendizagem por multimídia (MAYER, 2001), sugerem que este autor combinou o conceito de codificação dual de Paivio (1986) com o conceito de modelo mental de Genter e Stevens (1983) e de Johnson-Laird (1996) e estabeleceram as condições do chamado efeito multimídia (cf. MAYER e MORENO, 2002). Schnotz e Kürschner (2008) mencionam que este estudo de Mayer e Moreno (2002) não leva em consideração que um assunto pode ser visualizado em diferentes formatos e que a forma de visualização escolhida pode afetar a construção do modelo mental. Contrariamente aos modelos previamente existentes sobre aprendizagem por multimídia, estes autores apresentam a ‘teoria integrada de compreensão de
texto e imagem’ proposta por Schnotz e Bannert (2003); (cf. SCHNOTZ, 2005) que fornece um
enquadramento para a análise destas influências.
A compreensão das imagens é considerada um processo analógico de mapeamento de estrutura entre a imagem (figura) e o modelo mental do aprendiz. Dependendo de quais elementos e relações são os mais salientes na imagem, o correspondente modelo mental também irá provavelmente incluir os correspondentes elementos e relações. Em vez de assumir um efeito multimídia geral, o modelo não prediz se adicionar imagens ao texto é geralmente beneficial para a aprendizagem. Ele prediz que as imagens podem também exercer um efeito negativo na aprendizagem, segundo determinadas condições, as imagens também podem ter um efeito negativo, nomeadamente se o formato da visualização interfere com a estrutura do modelo mental que o aprendiz supostamente deve construir. Por outras palavras: imagens facilitam a aprendizagem se o assunto é visualizado numa tarefa de forma apropriada. (SCHNOTZ; KÜRSCHNER, 2008, p.188).
Para estes autores, seus resultados (o formato (forma) da visualização afeta a estrutura do modelo mental, da mesma forma, diferentes estruturas de modelo mental resultam em diferentes padrões de desempenho) dão suporte a esta teoria uma vez que os aprendizes parecem construir para o mesmo conteúdo de aprendizagem, diferentes modelos mentais, dependendo do tipo de visualização apresentada. Da mesma forma, mostram diferentes padrões de desempenho, dependendo igualmente do tipo de visualização a que foram expostos anteriormente. Mencionam ainda que a diferença de padrões de desempenho se acentua quando os estudantes têm de desenvolver tarefas baseados apenas nos seus modelos mentais internos e se adicionarmos visualizações externas durante a resolução das tarefas estes efeitos se atenuam. Acrescentam também que a forma específica como as representações externas influenciam as representações internas não está clarificada mas que, de um ponto de vista prático, devemos ser cuidadosos na escolha do formato da visualização, porque para estes pesquisadores não há qualquer dúvida de que esta vai influenciar a construção da estrutura interna do modelo mental.