UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
MESTRADO EM ENSINO DE CIÊNCIAS
O ensino de energia a partir de uma sequência didática que
valorize o conhecimento prévio dos estudantes
P
ETRÔNIOC
ABRALF
ERREIRAOrientadora: Profa. Dra. Rita de Cássia Frenedozo
Dissertação apresentada ao Mestrado em Ensino de Ciências, da Universidade Cruzeiro do Sul, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Ensino de Ciências.
SÃO PAULO 2015
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL DA
UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL
F443e
Ferreira, Petrônio Cabral.
O ensino de energia a partir de uma sequência didática que valorize o conhecimento prévio dos estudantes / Petrônio Cabral Ferreira. -- São Paulo; SP: [s.n], 2015.
80 p. : il. ; 30 cm.
Orientadora: Rita de Cássia Frenedozo.
Dissertação (mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências, Universidade Cruzeiro do Sul.
1. Energia 2. Sequência didática 3. Aprendizagem significativa 4. Mapas conceituais 5. Construção do conhecimento. I. Frenedozo, Rita de Cássia. II. Universidade Cruzeiro do Sul. Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências. III. Título.
UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
O ensino de energia a partir de uma sequência didática que
valorize o conhecimento prévio dos estudantes
P
ETRÔNIOC
ABRALF
ERREIRADissertação de mestrado defendida e aprovada pela Banca Examinadora em 03/10/2015.
BANCA EXAMINADORA:
Profa Dra. Rita de Cássia Frenedozo Universidade Cruzeiro do Sul
Presidente
Profa Dra. Laura Marisa Carnielo Calejon Universidade Cruzeiro do Sul
Prof. Dr. Waldir Stefano
À
Minha Família
E aos queridos companheiros ao longo desta
AGRADECIMENTOS
À Deus pelo dom da vida, amor e esperança em todos os momentos.
À professora Rita de Cássia Frenedozo pela orientação, compreensão e incentivo dispensado ao desenvolvimento deste trabalho.
Aos queridos professores da Unicsul que me acompanharam ao longo desta trajetória, e também aos diversos colegas discentes que fiz ao longo desses dois anos, todos muito especiais.
Aos colegas de trabalho no IFSP campus Guarulhos pela compreensão e apoio na realização desta tarefa.
Aos meus pais Antônio e Fátima, meus irmãos Peron, Perla e Péricles e minha companheira Andréia, todos muito queridos e especiais.
À Renata Cressoni Gomes, por toda a atenção, estímulo e incentivo para me tornar uma pessoa melhor.
“ EDUCAR É IMPREGNAR DE SENTIDO O QUE FAZEMOS A CADA INSTANTE! ”.
FERREIRA, P. C. O ensino de energia a partir de uma sequência didática que valorize o conhecimento prévio dos estudantes. 2015. 80 f. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências)–Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, 2015.
RESUMO
Este trabalho apresenta o resultado da aplicação de uma sequência didática para o ensino de conceitos de energia para estudantes do nível médio. Como forma de produzir uma aprendizagem significativa de tais conceitos buscou-se valorizar os conhecimentos prévios dos estudantes, que foram levantados na primeira aula. Verificou-se que os alunos vinculam o conceito energia ao termo eletricidade, e as profissões de físico, engenheiro elétrico e técnico eletrônico. Após uma identificação dessa associação os alunos trabalharam com uma reportagem multimídia sobre a construção da usina de Belo Monte, onde puderam verificar outros aspectos relevantes relacionados a produção e distribuição de energia elétrica. Na sequência didática também foram abordados fontes, formas e fenômenos de energia sempre utilizando exemplos do cotidiano, seja na forma de figuras, afirmações sobre fenômenos percebidos no dia a dia e discussões sobre questões apresentadas pelos alunos ou pelo professor em aulas expositivas. Na avaliação utilizou-se três questões dissertativas e um mapa conceitual. As questões dissertativas foram semelhantes aquelas apresentadas no pré-teste e na média final 77,7 % obtiveram desempenho satisfatório. Na atividade com mapas conceituais 67 % dos alunos tiveram desempenho considerado satisfatório, resultado que pode ser atribuído as etapas de treinamento e revisão feitos pelo professor e adequação da sequência didática na promoção da aprendizagem significativa.
FERREIRA, P. C. The energy teaching from a didactic sequence that values the prior knowledge of students. 2015. 80 f. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências)–Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, 2015.
ABSTRACT
This paper presents the result of applying a didactic sequence for teaching energy concepts to high school students. In order to produce a meaningful learning to such concepts, it was sought to value the previous knowledge of the students, which was raised in the first class. It was found that students link the concept of to the term of energy electricity, and physical occupations, electrical engineer and electronic engineer. After an identification of that association the students worked with a multimedia report on the construction of Belo Monte plant, where they could check other relevant aspects related to production and distribution of electricity. In the didactic sequence it was also covered energy sources, energy forms and phenomena always using everyday examples, whether in the form of figures, statements about phenomena perceived in everyday life and discussions about issues raised by the students or the teacher in lectures. In the evaluation we used three essay questions and a conceptual map. The essay questions were similar to those presented in the pre-test and final average 77.7% achieved satisfactory performance. In the activity with concept maps, 67% of students had satisfactory performance, a result that can be attributed to the training and review steps made by the teacher and adequacy of instructional sequence in promoting meaningful learning.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ... 10
1 A TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DE AUSUBEL ... 12
1.1 Organizadores Avançados ... 15
1.2 Aprendizagem Formal e Informal ... 17
1.3 Mapas Conceituais ... 18
1.3.1 Definição de Mapa Conceitual ... 19
1.3.2 Como Fazer Bons Mapas Conceituais? ... 21
1.3.3 Revisões Contínuas... 21
1.3.4 Mapas Conceituais Semiestruturados ... 22
1.3.5 Parâmetros para Avaliação de Mapas Conceituais ... 22
1.3.6 Análise de Vizinhança a partir de um Conceito Obrigatório ... 24
1.4 O Ensino de Energia ... 25
2 PROCEDIMENTOS DE PESQUISA ... 28
2.1 Contextualização do Grupo e da Instituição de Ensino ... 28
2.2 Sequência Didática ... 28
2.2.1 Aula 1: Levantamento de Conhecimentos Prévios ... 28
2.2.2 Aula 2: Aplicação do Organizador Avançado ... 29
2.2.3 Aula 3: Introdução ao Estudo de Energia ... 29
2.2.4 Aula 4: A Energia no Cotidiano ... 30
2.2.5 Aula 5: Avaliação Final ... 31
2.2.6 Treinamento para elaboração de Mapa Conceitual ... 34
2.3 Análise dos Mapas Conceituais ... 36
2.4 Análise de Dados ... 36
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 39
3.1 Análise dos Conhecimentos Prévios ... 39
3.1.1 Análise das Figuras ... 39
3.1.2 Análise das questões aplicadas no levantamento de conhecimentos prévios ... 41
3.3 Análise das Questões da Avaliação Final ... 44
3.3.1 Médias das notas na avaliação final ... 56
3.4 Elaboração dos Mapas Conceituais ... 56
3.4.1 Análise dos Mapas Conceituais ... 57
3.4.2 Análise dos Conceitos Vizinhos ... 59
3.4.3 Mapas Conceituais dos Alunos ... 60
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 64
REFERÊNCIAS ... 66
INTRODUÇÃO
Como professor de cursos técnicos sempre acreditei que ensinar conceitos novos, principalmente da área de ciências, com algum exemplo do cotidiano ajudaria na fixação do conteúdo e como motivador para o aprendizado.
Lembro da minha época de ensino médio e graduação que as aulas de disciplinas como Física e Química se tornavam cansativas pelo fato dos professores priorizarem a memorização de fórmulas e resolução de longas listas de exercícios cujo objetivo principal era que a resposta conferisse com o resultado do professor, deixando de lado qualquer discussão sobre a construção dos seus significados e sua aplicação no dia a dia.
Ao iniciar este trabalho fui apresentado à teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel (AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN, 1980), e fiquei muito impressionado com as ideias do professor americano, que deixava de lado a memorização e a rigidez típica dos físicos para se voltar ao conhecimento prévio do educando, apontando este como ponto primordial para o trabalho em sala de aula.
A ideia de trabalhar com a construção dos significados de conceitos para quem aprende me conquistou, de forma que elegi o tema Energia para ensinar em uma sequência didática sob a perspectiva da aprendizagem significativa, surgindo assim a questão da pesquisa: Os estudantes conseguem aprender conceitos de energia de forma significativa utilizando uma sequência didática que valorize seu conhecimento prévio?
Para isso utilizamos inicialmente figuras que ilustravam fenômenos relativos a energia e que remetiam a situações do cotidiano para que os alunos identificassem o tipo de energia presente e o fenômeno físico envolvido. Também trabalhamos com um questionário semiestruturado que perguntava sobre quais disciplinas deveriam abordar o tema e qual profissional se beneficiaria de um bom conhecimento sobre energia.
No decorrer da pesquisa me deparei com vários trabalhos que utilizavam Mapas Conceituais (MCs) para trabalhar com Aprendizagem Significativa, sendo que na maioria dos casos eles compunham a sequência didática como um recurso instrucional inovador.
No entanto alguns pesquisadores utilizavam MCs também como ferramenta de avaliação. Assim achei que fazia sentido, pois estes buscavam apresentar a organização dos conceitos, bem como as relações por eles estabelecidas utilizando uma figura que dispunha os conceitos organizados hierarquicamente. Achei fantástica essa liberdade para apresentar os conceitos distribuídos ao longo do espaço bidimensional. Isso me fez repensar alguns paradigmas principalmente no que diz respeito a formatação dos trabalhos, provas, artigos etc. Se o pensamento não é organizado em linhas porque deveria ser assim na hora da prova?
Os MCS elaborados pelos alunos tratavam sobre a importância de estudar o tema energia. Para corrigir o MC utilizamos a metodologia de Análise de Vizinhança a partir de um Conceito Obrigatório (AVizCO) desenvolvido por Cicuto e Correia (2012).
Para organizar o trabalho iniciamos com um capítulo contendo a fundamentação teórica sobre Aprendizagem Significativa, Mapas Conceituais, AVizCO e o ensino de Energia.
Em seguida apresentamos os Procedimentos da Pesquisa, contendo a contextualização do grupo, da instituição de Ensino, a sequência didática, os instrumentos de coleta e tratamento de dados.
O terceiro capítulo apresenta os Resultados e Discussão, mostrando os dados coletados no pré-teste e na Avaliação Final, incluindo aí os MCs avaliados segundo a AVizCO.
Por último apresenta-se as Considerações Finais do trabalho discutindo-se as implicações do trabalho para a área de Ensino de Ciências bem como sugestões de trabalhos futuros.
1- A TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DE AUSUBEL
A primeira publicação do americano David Paul Ausubel de sua teoria de aprendizagem ocorreu no ano de 1963, no livro “The psychology of meaningful
verbal learning”. À medida que a teoria foi aprofundada ocorreram novas
publicações, a segunda em 1968 foi “Educational psychology: a cognitive view” e
sua obra mais recente é “The acquisition and retention of knowledge: a cognitive view” (AUSUBEL, 2000).
De acordo com a Teoria da Aprendizagem Significativa (TAS) o processo de aprendizagem se dá a partir do conhecimento prévio especificamente relevante do educando, que recebe o nome de subsunçor. Ao ponto que Ausubel, Novak e Hanesian (1980) afirmam: “O fator isolado mais importante que influencia a aprendizagem é aquilo que o aprendiz já conhece. Descubra o que ele sabe e baseie nisso os seus ensinamentos".
Ainda sobre o subsunçor é importante ressaltar que este é
“um conhecimento estabelecido na estrutura cognitiva do sujeito que aprende e que permite, por interação dar significado a outros conhecimentos. Não é conveniente “coisificá-lo”, “materializá-lo” como um conceito por exemplo. O subsunçor pode ser também uma concepção, um constructo, uma proposição, uma representação, um modelo, enfim, um conhecimento prévio especificamente relevante para a aprendizagem significativa de novos conhecimentos” (MOREIRA, 2011, p.18)
A aprendizagem significativa caracteriza-se pela interação de conhecimentos novos com os subsunçores presentes na estrutura cognitiva do educando. A modificação da estrutura cognitiva do educando não cessa, seja pela inclusão de novos conhecimentos ou pelo estabelecimento de novas interações entre subsunçores e conhecimentos já existentes.
Esta interação não é literal tampouco arbitrária, e ocorre à medida que o educando atribui significado ao conhecimento que lhe é apresentado vinculando-o a algum subsunçor de forma a modificá-lo ou enriquecê-lo.
Em oposição à aprendizagem significativa existe a aprendizagem mecânica que não valoriza o conhecimento prévio do educando e estabelece interações entre
qualquer conhecimento prévio e o conhecimento novo, recorrendo inclusive a técnicas de memorização.
É comum na aprendizagem mecânica relações literais e arbitrárias entre conhecimentos anteriores e conhecimentos novos, o que acarreta no esquecimento com o passar do tempo. Na aprendizagem significativa um conhecimento novo (a) ao interagir com um subsunçor (A) de forma não literal e não arbitrária vincula-se a este ao mesmo tempo em que o modifica (A’a’), podendo dissociar-se deste na fase de retenção (A’ + a’) e com o passar do tempo tornar-se unicamente A’. Neste caso diz-se que a’ está obliterado por A’ (MOREIRA, 2011). Um esquema de assimilação obliteradora é apresentado na Figura 1.
Figura 1- Diferença entre Assimilação obliteradora e Esquecimento
De acordo com Ausubel, Novak e Hanesian (1980), além de identificar os conhecimentos prévios do educando e basear nisso o ensinamento, existem outras duas condições para a ocorrência de aprendizagem significativa:
O material de aprendizagem deve ser potencialmente significativo; O aprendiz deve optar aprender significativamente.
A primeira condição refere-se ao material de aprendizagem e está estritamente relacionado com o conhecimento prévio do educando, visto que esse deve ser o ponto de partida do processo de ensino aprendizagem. De forma que o material de aprendizagem deve ser adequado ao aluno que irá utilizá-lo.
Ao elaborar o material de aprendizagem deve-se fazer com que o mesmo possua encadeamento lógico que facilite a interação entre conhecimentos de forma
não literal e não arbitrária, objetivando atingir inicialmente as ideias âncora, que são aqueles subsunçores mais estáveis e abrangentes.
É importante enfatizar que o material é potencialmente significativo, pois quem atribui significado ao material é o educando e não quem o elabora. A atribuição de significado ao material de aprendizagem está diretamente relacionada à segunda condição citada neste item que trata da motivação do educando em aprender significativamente.
Dois processos importantes caracterizam as relações entre conceitos e subsunçores que ocorrem na estrutura cognitiva: a diferenciação progressiva e a reconciliação progressiva.
No processo de diferenciação progressiva que também caracteriza a aprendizagem subordinada ilustrado na figura 2a; verifica-se que um conhecimento prévio, também chamado de subsunçor, é utilizado para dar significado a outros três conhecimentos. Dizemos que este subsunçor passou por um processo de diferenciação progressiva, pois a medida que incluíam-se novos conhecimentos enriquecia-se o subsunçor, tornando-o mais estável na estrutura cognitiva do aprendiz (MOREIRA, 2011).
Outro importante processo da dinâmica da estrutura cognitiva é a reconciliação integrativa, que caracteriza a aprendizagem superordenada. Na Figura 2b tem-se um exemplo de reconciliação integrativa quando três subsunçores são utilizados para dar sentido a um novo conceito. Os processos de reconciliação integrativa e diferenciação progressiva são complementares uma vez que o primeiro integra conhecimentos e o segundo apresenta suas particularidades enriquecendo-o e diferenciando-o (MOREIRA, 2011).
Figura 2 - Esquema gráfico com exemplo de: a) Aprendizagem significativa subordinada e b) Aprendizagem significativa superordenada
Segundo Moreira (2011) as interações entre subsunçor e conhecimento novo, podem ser classificadas como:
Derivativa: quando corrobora o significado já existente do subsunçor; Correlativa: quando produz modificação acentuada em seu significado.
1.1 Organizadores Avançados
Um recurso previsto na teoria da aprendizagem significativa é a utilização de organizadores avançados no início do processo de ensino aprendizagem. Este recurso instrucional tem por objetivo suprir lacunas existentes na estrutura cognitiva do educando quando este não dispõe de subsunçores adequados ou em quantidade suficiente para iniciar o processo de ensino aprendizagem (RIBEIRO; SILVA; KOSCIANSKI, 2012).
Apresentados em um nível superior de generalidade e inclusividade os organizadores avançados têm como objetivo criar uma ponte entre o que o educando já conhece e o que deverá saber sobre determinado assunto.
Existem organizadores expositivos e comparativos (MOREIRA, 2011). Ao trabalhar com organizadores expositivos apresenta-se um assunto dando toda a sua extensão, na expectativa de que o aluno vá estabelecendo relações entre o que está sendo apresentado e seu conhecimento anterior, buscando construir subsunçores adequados para a aprendizagem.
Organizadores avançados do tipo comparativo buscam em um primeiro momento mostrar similaridades entre um conhecimento novo e outro mais familiar ao aluno, com a intenção de que o aluno seja capaz de perceber os limites da comparação e discriminar o novo conhecimento.
No momento da avaliação, a aprendizagem significativa também se diferencia bastante da aprendizagem mecânica, uma vez que não utiliza a avaliação somativa. Este tipo de avaliação trabalha com correções do tipo certo ou errado, mais preocupada em produzir escores e rankings do que verificar o processo de formação do estudante (OLIVEIRA et al., 2007).
A avaliação da aprendizagem significativa segundo Moreira (2011) é muito mais difícil, uma vez que esta requer uma mudança de postura por parte do professor, que encare o momento de avaliação como parte integrante do processo de aprendizagem, de forma que deve-se optar pela avaliação formativa e recursiva. A avaliação formativa é aquela que:
“visa orientar o aluno quanto ao trabalho escolar, procurando localizar as suas dificuldades para o ajudar a descobrir os processos que lhe permitirão progredir na sua aprendizagem. A avaliação formativa opõe-se à avaliação somativa que constitui um balanço parcial ou total de um conjunto de aprendizagens. A avaliação formativa se distingue ainda da avaliação de diagnóstico por uma conotação menos patológica, não considerando o aluno como um caso a tratar, considera os erros como normais e característicos de um determinado nível de desenvolvimento na aprendizagem” (CARDINET; PERRENOUD; ALLAL, 1986. p. 14).
A avaliação recursiva possibilita ao estudante a reelaboração do objeto avaliativo, respeitando as mudanças ocorridas em sua estrutura cognitiva e seu ritmo de aprendizado. Esta característica está alinhada com a Teoria da Aprendizagem Significativa, uma vez que aprendizagem significativa não é sinônimo de aprendizagem correta (MOREIRA, 2011).
Ausubel, Novak e Hanesian (1980) propõem ainda que no momento da avaliação o aluno seja exposto a situações inéditas, sendo assim impedido de simplesmente reproduzir algo anteriormente observado. Aplicar o conhecimento a situações diferentes do que foi aprendido é, segundo o autor, a melhor maneira de evitar simulação de aprendizagem significativa.
1.2 Aprendizagem Formal e Informal
Atribuindo ao conhecimento prévio do educando parte do sucesso da aprendizagem significativa, Ausubel, Novak e Hanesian (1980) torna relevante o conhecimento adquirido ao longo de toda a vida do aprendiz, inclusive aquele que não foi adquirido na escola.
Identificar conceitos, ideias, modelos, representações e significados trazidos pelos alunos é uma tarefa do professor que pretende produzir em seus alunos uma aprendizagem significativa. Esse conhecimento anterior é construído não somente nos cursos que o aluno já realizou, mas também ao longo de sua vivência pessoal com a família, amigos, em momentos de lazer, no trabalho etc., trata-se, portanto de uma aprendizagem informal.
De acordo com a literatura específica a aprendizagem pode ser categorizada conforme o local de ocorrência, sua estruturação e intencionalidade, sendo:
Aprendizado formal: aprendizado fornecido tipicamente por uma instituição de educação ou treinamento, estruturado (em termos de objetivos de aprendizagem, tempo de aprendizado ou sustentação) e que leva a uma certificação. É intencional, do ponto de vista do aprendiz.
Aprendizado não formal: não é fornecido por uma instituição educacional ou de treinamento e não leva à certificação. Entretanto, é estruturada (em termos de objetivos, tempo e suporte à aprendizagem). É intencional, do ponto de vista do aprendiz.
Aprendizado informal: resulta das atividades do dia a dia, relacionadas ao trabalho, família ou lazer. Não é estruturada (em termos de objetivos, tempo e suporte à aprendizagem) e normalmente não leva a uma certificação. O aprendizado informal pode ser intencional, mas na maioria das vezes é não intencional ou incidental. (EUROPEAN COMMISSION, 2001, p. 32-33)
Para Arruda et al. (2013) uma forma adequada de interpretar esses três tipos de aprendizagens que caracterizam três tipos de educação é colocar em extremos opostos a aprendizagem formal e informal, respeitando suas características principalmente relacionadas ao local de ocorrência e formalidade, a educação não formal situa-se em algum ponto entre esses dois extremos. Com base nisso elaboramos a Figura 3.
Figura 3 - Educação Formal e Informal
Fonte: Elaborado pelo autor, imagens: <uol.com.br/fotos> acesso em 25/07/2014
Segundo Arruda et al. (2013) a aprendizagem informal é aquela que ocorre de forma contínua inesperada e incorporada a vida cotidiana. As situações informais de aprendizagem:
“incluem uma ampla gama de configurações, como conversas familiares em casa, visitas a museus, centros de ciência, ou outros ambientes planejados, além de atividades diárias como jardinagem, atividades recreativas como caminhadas e pesca e participação em clubes. Praticamente todas as pessoas de todas as idades e formações se envolvem em atividades que podem apoiar a aprendizagem das ciências no decurso da vida diária” (NATIONAL RESEARCH COUNCIL, 2009 apud ARRUDA et al., 2013, p. 485)
Dessa forma nas situações formais de ensino torna-se parte importante do trabalho do professor valorizar o conhecimento que os alunos trazem de situações fora do ambiente escolar. Situações que ocorrem quando o educando observa os eletrodomésticos na cozinha de casa, em um passeio no parque, uma visita ao zoológico, etc. Tais experiências podem servir de ponto de partida para o professor em sala de aula ou exemplos de aplicação de uma nova teoria.
1.3 Mapas Conceituais
O pesquisador Joseph Donald Novak participou da segunda edição da obra “Educational psychology: a cognitive view” de David Ausubel que foi publicada em 1978. Segundo Moreira (2011) os mapas conceituais (MCs) são amplamente utilizados por quem trabalha com a teoria da aprendizagem significativa, no entanto estes não são parte integrante da teoria. Os MCs são fruto da continuidade do
trabalho de Novak e foram desenvolvidos por ele, no ano 1972, quando trabalhava na Universidade de Cornell.
Uma maior utilização dos MCs se deu a partir de 1997, quando Joseph Novak em parceria com Alberto Cañas, desenvolveram o programa CmapTools que possibilita a criação de MCs, com auxílio do computador tornando sua elaboração mais eficiente. Outro benefício da ferramenta foi possibilitar a criação de MCs pela internet, tornando possível sua realização colaborativa (CICUTO, 2011).
Desde 2004 ocorrem, a cada dois anos, conferências internacionais sobre mapeamento conceitual. No ano de 2012, o evento ocorreu em Malta onde foram apresentados 127 trabalhos de pesquisadores de diversas nacionalidades. Em 2014 o evento foi sediado no Brasil, na cidade de Santos, entre os dias 23 e 25 de setembro onde foram apresentados 161 trabalhos.
1.3.1 Definição de Mapa Conceitual
Dentre os organizadores gráficos mais utilizados em atividades de ensino podemos citar os fluxogramas, os mapas mentais, os mapas de argumentos e os MCs (DAVIES, 2011).
Fluxogramas são esquemas gráficos úteis na representação de processos, indicam principalmente sequência de operações e tomada de decisões. Mapas mentais são organizadores gráficos que surgiram com a necessidade de explicitar os modelos mentais de estudantes, de tal forma que estes mostram como conceitos estão estruturados (DAVIES, 2011).
Os MCs apresentam os conceitos organizados hierarquicamente e a interação entre dois conceitos deve, obrigatoriamente, receber um termo de ligação. A união de dois conceitos por um termo de ligação recebe o nome de proposição, sendo esta
“uma unidade semântica, altamente reveladora das conexões e das inter-relações estabelecidas. Ela constitui a menor unidade semântica que tem valor de verdade, porque se apresenta enquanto uma asserção que pode ser subsequentemente asseverada ou negada em algum dos aspectos envolvidos” (SOUZA; BORUCHOVITCH, 2010, p. 197).
O termo de ligação pode ser composto por mais de uma palavra, mas deve possuir como núcleo um verbo, a união dos conceitos deve ser feita utilizando uma seta, indicando o sentido de leitura da proposição (AGUIAR; CORREIA, 2013).
Segundo Aguiar e Correia (2013) um MC pode ser entendido como um conjunto de conceitos imersos em uma rede bidimensional de proposições com o objetivo de responder a uma pergunta focal (PF), esta tem a função de delimitar o escopo do MC.
Figura 4 - Exemplo de MC
A Figura 4 apresenta um exemplo de MC formado por oito conceitos, sendo um conceito raiz, formando uma rede de oito proposições. Para verificarmos que o MC apresentado na figura atende aos pré-requisitos da técnica de mapeamento conceitual. Devemos observar que todos os conceitos encontram-se relacionados com, no mínimo, um outro conceito. Todas as relações são feitas por setas e possuem um termo de ligação (TL). Outra importante observação é que a partir do conceito raiz é possível chegar a qualquer outro conceito orientando-se pelas setas.
Verifica-se que o MC possui três níveis hierárquicos, onde predominam diferenciações progressivas, como no caso do conceito raiz (Cr), que foi diferenciado com C1, C2 e C3 e posteriormente C4 e C5, neste caso diz-se que o Cr foi enriquecido adquirindo maior estabilidade cognitiva (MOREIRA, 2011)
Neste mesmo MC verifica-se um exemplo de reconciliação integrativa entre os conceitos C6 e C5, sendo este um indicador de aprendizagem significativa, uma vez que o autor foi capaz de estabelecer uma relação entre conceitos oriundos de diferentes origens, dando ao MC aspecto de teia.
1.3.2 Como Fazer Bons Mapas Conceituais?
A utilização inapropriada dos MCs deve-se ao conhecimento incompleto da técnica onde não são obedecidos todos os requisitos citados no item anterior. Isso se deve principalmente à falta de treinamento dos professores, na técnica de mapeamento conceitual (CORREIA; CICUTO; DAZZANI, 2014).
Como forma de obter sucesso na utilização de MCs, em atividades de ensino aprendizagem, Cañas e Novak (2006) propõem:
Treinamento dos professores em mapeamento conceitual e TAS; Prática do professor em elaborar e avaliar MCs;
Oferecer treinamento para os alunos incluindo atividades colaborativas, uma vez que a maioria estará lidando com MC pela primeira vez.
Aguiar e Correia (2013) propõem ainda que o treinamento dos alunos para a elaboração de MCs deve iniciar por uma instrução sobre criação de proposições, visto que estas são a menor unidade constituinte de um MC.
Como forma de desenvolver a habilidade de criação de proposições nos alunos os autores sugerem que o professor faça uma atividade trabalhando apenas com criação de proposições, onde o professor determina os conceitos e os alunos definem o termo de ligação e o sentido de leitura da proposição.
1.3.3 Revisões Contínuas
Alinhada com a TAS a técnica de mapeamento conceitual prevê o uso de revisões contínuas no MC (AGUIAR; CORREIA, 2013) pelo próprio autor, professor ou por seus pares, visto que:
é a natureza dinâmica dos MCs, que nunca estão prontos. Diferente do que acontece com exercícios e provas, a busca pela “resposta certa” faz pouco sentido quando utilizamos MCs. Ela dá lugar à possibilidade de submeter os MCs a várias revisões ao longo do processo de aprendizagem. (CORREIA; CICUTO; DAZZANI, 2014, p. 137).
As revisões têm o objetivo de corrigir erros na técnica de mapeamento conceitual, melhorar a clareza semântica das proposições, adequar o MC à PF.
1.3.4 Mapas Conceituais Semiestruturados
Os MCs semiestruturados (MCSE) são baseados no mapa conceitual cíclico e no pensamento dinâmico para elaboração de proposições, são úteis para iniciantes na técnica de mapeamento conceitual, principalmente, por estimular a habilidade de síntese (CICUTO, 2011).
Ao utilizar MCSE deve-se elaborar a estrutura do MC definindo a quantidade de conceitos e o seu posicionamento. O aluno deve completar a figura, escrevendo os conceitos, nos espaços deixados pelo professor. Conforme escreve os conceitos o aluno cria a quantidade de proposições que considerar adequado para responder a PF, a Figura 5 apresenta um exemplo de MCSE.
Figura 5 - Exemplo de MCSE
O MCSE apresentado na Figura 5 possui seis conceitos, sendo que o conceito raiz é identificado em um retângulo pontilhado, de forma que o estudante deve iniciar o MC por este espaço colocando ali o conceito mais importante, uma vez que a leitura do MC inicia-se por ele.
1.3.5 Parâmetros para Avaliação de Mapas Conceituais
Segundo Kinchin, Hay e Adams (2000) o primeiro aspecto a ser observado em um MC é a organização hierárquica dos conceitos, quanto mais níveis hierárquicos maior o grau de diferenciação progressiva do conceito raiz. Outro
aspecto a ser observado é o número de reconciliações integrativas, sendo este um indicador de aprendizagem significativa.
Na Figura 6, são apresentados três MCs formados por um mesmo número de conceitos dispostos de forma diferente. Os dois primeiros possuem apenas diferenciações progressivas do conceito raiz, sendo que o primeiro (a) possui apenas dois níveis hierárquicos enquanto o segundo (b) possui cinco níveis hierárquicos, o primeiro tem o formato radial enquanto o segundo tem o formato linear.
O terceiro MC (Figura 6c) possui três níveis hierárquicos e duas reconciliações integrativas, a primeira entre os conceitos 1 e 4 e a segunda entre os conceitos 3 e 4, dando ao MC possui o formato de teia. Para Kinchin, Hay e Adams (2000) MCs com formato radial e linear caracterizam aprendizagem mecânica, enquanto MCs com formato de teia sinalizam aprendizagem significativa.
Figura 6 - Exemplos de MCs: a) radial, b) linear e c) teia
Ao desenvolver uma análise estrutural de MCs utilizando parâmetros quantitativos Silva Jr., Romano Jr. e Correia (2010) propuseram o parâmetro de densidade de proposições, que é obtido pela divisão do número de proposições pelo número de conceitos existentes no MC. Segundo os autores uma elevada densidade proposicional é um indicador de melhor proficiência na técnica de mapeamento conceitual.
Como exemplo, tomemos os MCs da Figura 6, neles verificamos que todos possuem cinco conceitos, e quanto ao número de proposições temos 4 (a), 4 (b) e 7
(c). De forma que a densidade de proposições dos MCs (a) e (b) é 0,8 enquanto que para o terceiro MC é 1,75.
1.3.6 Análise de Vizinhança a partir de um Conceito Obrigatório
Desenvolvida por Cicuto e Correia (2012) a metodologia de Análise de vizinhança a partir de um conceito obrigatório (AVizCO) estabelece que quando o professor solicitar aos alunos que elaborem um MC, este deve definir uma pergunta focal (PF) a ser respondida pela rede proposicional e um conceito que deve obrigatoriamente compor o MC.
Uma escolha adequada do conceito obrigatório (CO) pelo professor
torna o esforço cognitivo imposto aos alunos maior do que aquele usualmente necessário para obter bom desempenho em provas convencionais. Os critérios para escolher o CO adequadamente são: (1) selecionar conceitos que favoreçam processos epistemológicos de transformação e integração do conhecimento; (2) discutir em profundidade os conceitos selecionados durante as atividades didáticas; (3) utilizar os conceitos para abordar a pergunta focal de forma adequada. (CORREIA; CICUTO; DAZZANI, 2014, p. 136)
De acordo com a metodologia de AVizCO, o conceito que formar proposição com o CO recebe o nome de conceito vizinho (CV) e os demais recebem o nome de conceito complementar (CC).
A Figura 7 apresenta três exemplos de MCs feitos com sete conceitos, sendo um obrigatório. Na figura percebemos que o CO não precisa ser o conceito raiz, e os conceitos são classificados a partir da relação que estabelecem com o CO.
Quanto ao número de CVs presentes nos MCs da Figura 7 verificamos: um no primeiro, dois no segundo e três no terceiro, um elevado número de CVs em um MC revela que o mapeador atribui maior relevância ao CO (CICUTO; CORREIA, 2012).
O posicionamento do CO em relação aos demais conceitos também indica se o aluno foi capaz de diferenciar o CO, caracterizando aprendizagem subordinada (Figura 7b) ou se o CO é fruto da diferenciação de um CV, também caracterizando aprendizagem subordinada (Figura 7a). Já na Figura 7c, o CO corresponde ao terceiro nível hierárquico da diferenciação progressiva do conceito raiz do MC, mas também participa de uma reconciliação integrativa junto a outro CV, o que caracteriza aprendizagem superordenada.
A última etapa da AVizCO consiste em avaliar apenas as proposições que contenham o CO de acordo com sua clareza semântica e relevância conceitual, esta avaliação é feita atribuindo uma pontuação para cada uma dessas proposições de forma que a nota final do MC será a média dessas pontuações.
1.4 O Ensino de Energia
A recomendação para o ensino de ciências da natureza, matemática e suas tecnologias presentes nos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM) em sua última edição (BRASIL, 2000), reforçam a necessidade de um ensino provido de contextualização e interdisciplinaridade que preparem o educando para o exercício da cidadania e para os desafios do mercado de trabalho.
De acordo com Lima e Takahashi (2013), os conteúdos selecionados para o ensino de ciências precisam levar em conta pelo menos três condições: 1) a possibilidade de contribuir para a inserção do estudante no discurso contemporâneo, impregnado de informações científicas e tecnológicas; 2) a capacidade de favorecer o reconhecimento da realidade social e cultural do estudante, da escola e da comunidade para os quais o currículo é dirigido; 3) a competência de propiciar elementos para a qualificação da vida não só em sentido estrito, mas também coletivo.
O tema energia satisfaz essas três condições, estando tão presente no cotidiano, que se torna difícil desvincular a história da humanidade de todos os processos que envolvem a energia de forma direta ou indiretamente.
Consideramos adequada a utilização da teoria da Aprendizagem Significativa para ensinar os conceitos de energia, uma vez que esta teoria dará ao estudante a oportunidade de utilizar seu conhecimento prévio para a aprendizagem de novos conhecimentos científicos. O conhecimento prévio do estudante será identificado através de análises de figuras do cotidiano, discussões em sala de aula sobre questões atuais veiculadas nos meios de comunicação e debates com temas sugeridos pelos alunos.
Nos PCNEM (BRASIL, 2000) o tema energia está presente em mais de uma disciplina, isto se deve ao fato da energia aparecer como componente primordial na manutenção da vida, desde a forma como os seres vivos obtêm nutrientes e os metaboliza até as complexas interações alimentares existentes entre diferentes ecossistemas.
Importantes conceitos de energia são tratados no ensino médio, tais como: o princípio da conservação presente em processos de natureza biológica, a fermentação em processos químicos, como a combustão e ainda
incontáveis processos como os de evaporação e condensação, dissolução, emissão e recepção de radiação térmica e luminosa, por exemplo, são objetos de sistematização na Biologia, na Física e na Química. Sua participação essencial nos ciclos da água e na fotossíntese, o situa como partícipes de processos naturais. Por outro lado, esses processos são essenciais para a compreensão da apropriação humana dos ciclos materiais e energéticos, como o uso da hidreletricidade e da biomassa (BRASIL, 2000, p.16).
Explorando o caráter interdisciplinar deve-se atentar para o resultado da apropriação humana de tecnologias como as máquinas térmicas e os motores a combustão interna, ambos alavancaram o desenvolvimento econômico da humanidade, no entanto, vieram acompanhados de nocivos impactos ambientais e sociais.
O conceito energia é apontado como “um dos mais potentes, frutíferos e
os primeiros anos de ensino secundário obrigatório” (SOLBES; TARÍN, 1998 p.387).
Assis e Teixeira (2003) sustentam que o referido conceito tem potencial para articular tópicos de uma área interdisciplinar, bem como favorece que sejam estabelecidas relações com temas de outras áreas, em nível interdisciplinar.
Este trabalho teve como objetivo ensinar conceitos do tema energia de forma significativa, para isso deu-se maior ênfase ao conhecimento prévio dos alunos. O mesmo foi analisado já na primeira aula, que trazia um formulário com figuras que remetiam ao cotidiano e perguntava-se que tipo de energia poderia estar presente. Perguntou-se também para os alunos no pré-teste que disciplinas deveriam abordar o tema em sala de aula e quais profissionais se beneficiariam de um bom conhecimento do assunto.
A partir de uma análise deste pré-teste desenvolvemos uma sequência didática, que se iniciava com uma atividade que tratava sobre a construção da usina de Belo Monte, atualmente em construção no estado do Pará. As três aulas seguintes abordavam conceitos de energia utilizando exemplos do cotidiano, buscando sobretudo valorizar termos e exemplos citados pelos alunos no pré-teste.
2 - PROCEDIMENTOS DE PESQUISA
2.1 Contextualização do Grupo e da Instituição de Ensino
A pesquisa foi realizada no campus Guarulhos do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo. A escola está localizada na vila Rio de Janeiro, na cidade de Guarulhos, contando atualmente com 1200 alunos matriculados, em cursos técnicos de nível médio e superior. Os cursos são nas áreas de Automação Industrial e Informática.
Para a realização da pesquisa ofertou-se um curso extracurricular para 18 alunos do curso técnico em Automação Industrial do período vespertino. Os alunos foram identificados pela letra A seguida por um número que o identifica: A1 até A18. O curso cujo tema era energia foi composto por uma sequência didática de cinco aulas. As aulas foram ministradas pelo pesquisador que também é professor da instituição. Ao final do curso, os alunos que tivessem frequência superior a 75% e entregassem as tarefas solicitadas receberiam o certificado de participação.
Os estudantes cursavam apenas o ensino técnico de nível médio nesta escola, sendo que a maioria ainda cursava o ensino médio em outra instituição, sendo: 10 alunos cursando o 2º ano; 4 cursando o 3º ano; e 4 que já concluíram o ensino médio há, no máximo, 2 anos.
2.2 Sequência Didática
O curso foi realizado em 5 aulas de frequência semanal com 2 horas de duração cada. A coleta de dados empíricos ocorreu na primeira e na quinta aula. A descrição das aulas é apresentada nos itens a seguir.
2.2.1 Aula 1: Levantamento de Conhecimentos Prévios
A primeira coleta de dados empíricos aconteceu nesta aula, em que se fez um levantamento dos conhecimentos prévios. Utilizou-se um formulário (Apêndice A) que foi adaptado do trabalho desenvolvido por Barbosa e Borges (2006) que
apresenta 22 figuras que representam situações cotidianas como, por exemplo, uma vela acesa, uma criança andando de bicicleta, um jogador chutando uma bola, uma mola esticada, uma panela de pressão no fogo, e outros. Pedia-se para que o aluno escrevesse qual forma de energia estava representada em cada figura.
O instrumento continha ainda as seguintes questões dissertativas:
Questão 1) O tema energia deve ser estudado em qual (is) disciplina(s)? Questão 2) Que tipo de profissional deve ter um bom conhecimento do tema
energia?
Essas questões tinham como objetivo verificar qual a abrangência que o tema energia possuía para o aluno, de forma que um maior número de profissões e disciplinas indicariam maior abrangência do tema.
2.2.2 Aula 2: Aplicação do Organizador Avançado
Para a segunda aula estava previsto a aplicação de um organizador avançado, que deveria tratar do tema energia de forma a apresentar toda a sua abrangência, e que também possua algum vínculo com os conhecimentos prévios dos estudantes. De acordo com Moreira (2011) a utilização do organizador avançado tem como objetivo criar pontes entre o que o aprendiz já sabe e um novo assunto, sua apresentação deve se dar em um nível superior de generalidade e abstração.
O organizador avançado foi escolhido após a análise dos conhecimentos prévios, de forma que o apresentaremos no próximo capítulo juntamente com a motivação que levou a sua escolha.
2.2.3 Aula 3: Introdução ao Estudo de Energia
Para a introdução do estudo de energia optou-se por uma aula expositiva utilizando recursos multimídia tratando dos seguintes tópicos:
- Energia cinética e potencial;
- Formas de energia e suas conversões;
- Energia, trabalho e unidades de medida no Sistema Internacional; - Resolução de exercícios para fixação do conteúdo;
- Conservação de energia e eficiência de conversão.
No apêndice B encontram-se os slides elaborados especialmente para a aula com base no material desenvolvido por Hinrichs, Kleinbach e Reis (2012).
2.2.4 Aula 4: A Energia no Cotidiano
Para esta aula utilizamos a metodologia proposta Lancor (2012), que argumenta que o abstrato conceito de energia deve ser construído concretamente nos estudantes, a partir de situações reais, evitando definições dogmáticas e tratamentos triviais, que normalmente conduzem os estudantes a conclusões ambíguas e confusas.
Em seu trabalho Lancor (2012) propõe cinco pontos primordiais para compreender os fenômenos relativos à energia:
• Conservação de energia: em um sistema fechado, energia não pode ser criada ou destruída;
• Degradação de energia: refere-se à diminuição de energia utilizável em um sistema, seja por ele estar aberto ou em casos onde ela se transforma em outra forma menos útil;
• Transformação de energia: energia pode ser transformada;
• Transferência de energia: energia pode ser transferida entre componentes de um mesmo sistema;
Para o ensino destes pontos Lancor (2012) propõe a utilização de metáforas e analogias, onde utiliza situações do dia a dia para introduzir os cinco conceitos citados anteriormente, esclarecendo o conceito que é explicitado pelo uso da metáfora e também o conceito que se encontra presente, mas de forma implícita, o qual é de mais difícil percepção por parte do aluno.
A partir destes cinco pontos criamos um conjunto de quinze sentenças que tratavam de situações cotidianas relacionadas ao tema energia. Pedia-se que os alunos após a leitura indicassem em qual categoria as afirmações melhor se encaixassem: Conservação, degradação, transformação, transferência ou suprimento de energia. As sentenças que desenvolvemos e utilizamos no curso encontram-se no apêndice C.
Na elaboração das afirmações recorremos também às orientações presentes nos PCNEM, que ao tratar do tema energia, especificamente na disciplina de Física, recomendam que o aluno obtenha na escola um aprendizado que:
explique os gastos da “conta de luz” ou o consumo diário de combustível e também as questões referentes ao uso das diferentes fontes de energia em escala social, incluída a energia nuclear, com seus riscos e benefícios. [...] Que trate do refrigerador ou dos motores a combustão, das células fotoelétricas, das radiações presentes no dia-a-dia, mas também dos princípios gerais que permitem generalizar todas essas compreensões. Uma Física cujo significado o aluno possa perceber no momento em que aprende, e não em um momento posterior ao aprendizado (BRASIL, 2000, p.23).
Essas afirmações utilizavam exemplos do cotidiano na tentativa de que o aluno relacionasse conceitos científicos aos seus conhecimentos prévios, com o objetivo de que o educando percebesse que em seu dia a dia encontram-se diversas questões referentes ao tema energia e que podem ser discutidas em sala de aula de forma a enriquecer seu conhecimento.
2.2.5 Aula 5: Avaliação Final
Nesta aula ocorreu a última coleta de dados empíricos, composta por 3 questões dissertativas e a elaboração de um mapa conceitual semiestruturado (MCSE). As questões foram:
1) Além das disciplinas química e física, cite outra disciplina que poderia abordar o tema energia, e qual seria a sugestão de assunto para o professor?
2) Além de físico, engenheiro e técnico eletrônico, qual profissional se beneficia de um bom conhecimento do tema energia, por quê?
3) Dentre as 22 figuras utilizadas no teste da primeira aula, escolha três identifique o tipo de energia presente e o fenômeno físico envolvido.
Essas 3 questões foram baseadas nos resultados do pré-teste realizado na aula 1, e será objeto de discussão no próximo capítulo. As respostas das questões 1 e 2 foram avaliadas de acordo com os critérios constantes no Quadro 1.
Conceito Pontos Critério
O – Ótimo + 2
Resposta correta com exemplos / explicações / motivos, que atenda ao menos uma das condições a seguir:
- Utiliza um conhecimento numa situação diferente daquela que foi ensinado utilizando linguagem própria;
- Expressa o pensamento científico; - Extrapola o senso comum.
B – Bom + 1 Resposta correta com exemplos / explicações / motivos adequados e que não extrapolam o senso comum. R – Regular - 1 Resposta com erro conceitual em parte dos exemplos /
explicações / motivos. I –
Insatisfatório - 2
Resposta apresenta erro conceitual na maior parte ou totalidade dos exemplos / explicações / motivos.
Resposta sem exemplos / explicações / motivos.
Quadro 1 - Critério para Avaliação das Questões 1 e 2
Para a questão 3 retomamos o instrumento inicial de nossa sequência didática, onde os alunos receberam as mesmas figuras (Apêndice A) e deveriam escolher 3 para respondê-la, o padrão de respostas esperado é apresentado no Apêndice A.
As respostas da questão 3 foram avaliadas de acordo com os critérios constantes no Quadro 2.
Conceito Pontos Critério
O – Ótimo + 2
Acertou ao identificar o tipo de energia nas 3 figuras e ao explicar o fenômeno físico envolvido atende no mínimo uma das condições a seguir:
foi ensinado utilizando linguagem própria; - Expressa o pensamento científico; - Extrapola o senso comum.
B – Bom + 1
Acertou ao identificar o tipo de energia em pelo menos 2 figuras e ao explicar o fenômeno físico envolvido apresenta resposta correta sem extrapolar o senso comum.
R – Regular - 1
Acertou ao identificar o tipo de energia em pelo menos 2 figuras e ao explicar o fenômeno físico envolvido apresenta resposta parcialmente correta.
I –
Insatisfatório - 2
Errou na identificação do tipo de energia em 2 ou 3 figuras ou apresentou resposta errada ao explicar o fenômeno físico envolvido.
Quadro 2 - Critério para Avaliação da Questão 3
Os critérios apresentados nos quadros 1 e 2 foram criados de forma a atribuir maior pontuação as respostas que apresentassem maior indicio de aprendizagem significativa, uma vez que mais importante que esperar respostas certas é atentar para as explicações dadas pelos alunos. Verificando se eles foram capazes de produzir respostas mais bem elaboradas que no pré-teste, indicando que ocorreu enriquecimento de sua estrutura cognitiva e se os alunos utilizaram conceitos ensinados nas aulas anteriores em situações diferentes das que foram ensinados, utilizando suas próprias palavras (AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN, 1980)
Após responder as três questões, os alunos passaram por um treinamento sobre criação de proposições e elaboração de MCs que será detalhado no próximo item.
Em seguida deveriam fazer um MCSE contendo cinco conceitos, tendo o termo “Energia” como Conceito Obrigatório. O MC deveria responder a PF: “Qual o benefício de estudar o tema energia? ”. Optou-se por um MCSE com cinco conceitos sendo um obrigatório, o MCSE entregue aos alunos encontra-se na Figura 8.
A atividade contempla também uma etapa de revisão dos MCs feita pelo professor em conjunto com o aluno, onde após concluir o MC o aluno se dirige a mesa do professor para que os dois possam ler juntos o MC e verificar possíveis erros tais como ausência de termos de ligação, esquecimento de setas, proposições sem sentido ou possíveis melhorias no trabalho, como adequação a PF e correção de proposições, sugerindo mudança nos conceitos ou nos termos de ligação.
2.2.6 Treinamento para elaboração de Mapa Conceitual
Na última aula os alunos participaram de um treinamento sobre criação de proposições e construção de MCs, para treinar a criação de proposições desenvolvemos uma atividade de treinamento da seguinte maneira: o professor fornecia dois conceitos aos alunos e estes pensavam em um termo que ligasse um conceito ao outro formando uma proposição, os resultados desta atividade são apresentados no Quadro 3.
Conceito 1 dado pelo professor
Termo de ligação escolhido pelos alunos
Conceito 2 dado pelo professor
Sangue transporta Nutrientes Engrenagem transmite Força
Pontuação serve para organizar Texto
Diodo pode emitir Luz
Quadro 3 - Proposições criadas pelos alunos durante o treinamento
Para a atividade de treinamento de elaboração de MCs, optou-se por não trabalhar com o tema “energia” para evitar que os alunos fizessem cópias do MC na atividade seguinte. Optamos, pela pergunta focal (PF) “Quais os problemas sociais acarretados pelo tráfico de drogas?” e o conceito obrigatório (CO) foi “Drogas”.
Os alunos completaram o MC escolhendo 5 conceitos, que são: doenças, traficante, usuário, morte e polícia. O MC criado pelos alunos com a orientação do professor é apresentado na Figura 9.
Figura 9 - MC feito pelos alunos com orientação do professor
O MC que foi desenvolvido pela turma com a orientação do professor serviu como treino para a atividade final. Os alunos se interessaram pelo tema “tráfico de drogas” e a escolha dos 5 conceitos foi amplamente discutida por toda a turma. Segundo relataram alguns estudantes, o tráfico de drogas é algo muito presente em suas comunidades.
Neste MC verifica-se que o CO forma proposições com outros 2 conceitos, traficante e doenças, que recebem o nome de conceitos vizinhos (CV), sendo que os demais conceitos recebem o nome de conceitos complementares (CC) (CICUTO; CORREIA, 2012).
As 8 proposições criadas possuem clareza semântica e utilizam termos de ligação que apresentam verbos como núcleo. Embora o professor tenha mediado a construção desse MC, atribui-se o resultado positivo principalmente à atividade anterior que treinou unicamente a criação de proposições.
As duas proposições CO-CV são exemplos de diferenciação progressiva do conceito “Drogas”. Uma interessante reconciliação integrativa é criada pelo termo de ligação “persegue” indicando uma relação inesperada entre “polícia” e “usuário”. Dividindo-se o número total de proposições (8) pelo número total de conceitos (6) obtém-se 1,3, esse quociente é denominado densidade de proposições.
2.3 Análise dos Mapas Conceituais
Para analisar os MCs utilizamos a metodologia de Análise de Vizinhança a partir de um Conceito Obrigatório (AVizCO) desenvolvida por Cicuto e Correia (2012), que considera apenas as proposições formadas a partir do CO, sendo que os conceitos utilizados nessas proposições recebem o nome de conceitos vizinhos (CV) e os conceitos que não formam proposição com o CO recebem o nome de conceito complementar (CC).
Na metodologia de AVizCO as proposições do tipo CO-CV são avaliadas conforme os critérios apresentados no Quadro 4, sendo-lhes atribuída uma pontuação que varia de -2 a +2 de acordo com a categoria que melhor se encaixe: erro conceitual, sem sentido, correta e relevante.
Sabendo-se que foram entregues aos alunos MCSE contendo 5 conceitos, são esperados no mínimo 4 proposições para que todos os conceitos se integrem gerando uma rede de proposições e, no mínimo, uma proposição formada por CO-CV. Para obter a pontuação e a nota final (NF) segundo a metodologia de AVizCO as proposições do tipo CO-CV foram avaliadas de acordo com os critérios constantes a seguir:
Conceito Pontos Critério
R – relevante + 2 Possui clareza semântica, extrapola o senso comum e expressa o pensamento científico.
C – correta + 1 Possui clareza semântica e não apresenta erro conceitual. SS – sem
sentido - 1 Não possui clareza semântica. EC – erro
conceitual - 2 Apresenta erro conceitual.
Quadro 4 - Critérios para Avaliação das Proposições
Fonte: Cicuto e Correia (2012)
2.4 Análise dos Dados
Na primeira aula, inicialmente será utilizado um formulário que possui 22 figuras com situações que envolvam o tema energia (Apêndice A). Para fazer uma
análise das respostas dos alunos que devem citar o tipo de energia presente em cada figura utilizaremos a nuvem de palavras criada pelo programa Wordle
(wordle.net), trata-se de uma figura gerada a partir de um conjunto de palavras
escritas uma única vez com tamanho proporcional ao seu número de citações (VIÉGAS; WATTENBERG; FEINBERG, 2009). Esta informação foi utilizada para verificarmos quais os tipos de energia mais citados pelos estudantes, para que pudéssemos verificar seus conhecimentos prévios e escolhermos um organizador avançado mais adequado para iniciar a sequência didática.
Para analisar o percentual de alunos que acertaram ao responder o tipo de energia presente em cada figura, criamos cinco faixas para agrupar o percentual de acerto por figura, sendo a primeira faixa de 0 até 20% e a última de 80 até 100%, todas as faixas possuem o mesmo intervalo de 20%.
Em seguida os alunos responderam duas questões que foram repetidas na avaliação feita na quinta aula, ao elaborar essas questões seguimos a orientação presente na bibliografia pesquisada (CORREIA; SILVA; ROMANO JUNIOR, 2010; MOREIRA, 2011; AUSUBEL, 2000) possibilitando um retorno ao instrumento utilizado na primeira aula, conferindo a característica de recursividade em nossa avaliação. Utilizamos as mesmas questões da primeira aula, com pequenas modificações, dando aos alunos a oportunidade de mostrar a modificação ocorrida em sua estrutura cognitiva, referente ao tema energia, no decorrer do curso.
As 2 questões feitas na primeira aula serão apresentadas em gráficos quantitativos com seus respectivos percentuais, já que as respostas são diretas e não pediam explicações.
As 3 questões feitas na avaliação final serão avaliadas de acordo com os Quadros 1 e 2 e a média de cada aluno para as 3 questões, que varia entre -2 e +2, serão classificadas em 4 faixas: D (-2 ≤ NF < -1), C (-1 ≤ NF ≤ 0), B (0 < NF ≤ +1) e A (+1 < NF ≤ +2). Será considerado satisfatório as médias que se encaixarem nas faixas A e B (NF > 0).
Na quinta aula os alunos também fizeram um MCSE que foi avaliado de acordo com a metodologia de AVizCO, recebendo uma Nota Final (NF) que varia entre -2 e +2, baseado nesses valores estabelecemos 4 faixas para NFs dos MCs,
são elas: D (-2 ≤ NF < -1), C (-1 ≤ NF ≤ 0), B (0 < NF ≤ +1) e A (+1 < NF ≤ +2). Será considerado satisfatório os MCs que se encaixarem nas faixas A e B (NF > 0).
3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Análise dos Conhecimentos Prévios
A primeira coleta de dados aconteceu na aula 1, em que fez-se um levantamento dos conhecimentos prévios. O instrumento continha três questões dissertativas e um formulário com figuras para análise dos alunos.
3.1.1 Análise das Figuras
Os dezoito alunos receberam inicialmente uma folha contendo 22 figuras, na qual deveriam indicar o tipo de energia para cada uma delas, resultando em um total de 396 respostas. A resposta mais frequente foi “não sei” (23%), seguido de elétrica (15%), térmica (7%), mecânica (10,5%), cinética (17%) dentre outros: sonora, solar, potencial, gravitacional, física, nuclear, química, termonuclear, estática, eletromagnética, luminosa, alimento, eletroquímica, eólica, petróleo, combustível, radiação, elástica e térmica.
Dentre as 22 figuras a que teve maior quantidade de acertos foi a de número 20 que apresentava uma foto de geradores eólicos, todos alunos acertaram ao responder.
A figura com a menor quantidade de acertos foi a de número 10, a resposta correta seria energia potencial gravitacional, apenas 3 alunos acertaram. O Quadro 5 apresenta o percentual de acerto de cada figura, separado em 5 faixas.
Percentual de acerto (%) Figuras 0 – 20 10, 21 e 22 20 - 40 1 e 2 40 - 60 7, 12 e 15 60 - 80 9, 13, 16, 17, 18 e 19 80 - 100 3, 4, 5, 6, 8, 11, 14, 18 e 20
Quadro 5 – Percentual de acertos para figuras no pré-teste
A Figura 10 apresenta a nuvem de palavras gerada a partir de todas as respostas dos alunos, exceto “não sei”. Esta nuvem de palavras foi produzida utilizando-se uma ferramenta para tal finalidade disponível no site wordle.net.
Figura 10: Termos citados pelos estudantes no pré-teste
O fato do termo “elétrica” ser a resposta mais frequente evidencia que, por estar mais presente no dia a dia, os alunos logo pensam na energia elétrica para explicar fenômenos que os cercam. No entanto, apareceram outras formas como mecânica, térmica e química evidenciando termos aprendidos na escola, principalmente na disciplina de física. Por último apareceram as fontes alternativas como eólica, nuclear e solar, que estão presentes principalmente no noticiário ou em debates entre grupos de ambientalistas, políticos e empresários.
Alguns termos incorretos foram citados pelos alunos. Mesmo sendo pouco frequentes, estes termos merecem atenção, são eles: estática, elástica e alimento, os quais apresentam erros conceituais. Deve ser observado também que as respostas “não sei” e “não tem” apareceram em 23% e 2% respectivamente, indicando um ponto a ser melhorado, pois era esperado que a partir de cada figura os alunos fizessem correspondência com algum tipo de energia (BARBOSA; BORGES, 2006).
3.1.2 Análise das questões aplicadas no levantamento de conhecimentos prévios
A primeira questão dissertativa do levantamento de conhecimentos prévios era: “O tema energia deve ser estudado em qual (is) disciplina(s)?” Para essa resposta era esperado que os alunos respondessem apenas as disciplinas Química e Física, onde são trabalhados os conceitos centrais do tema Energia, respostas diferentes destas indicavam a capacidade do aluno em reconhecer a importância e abrangência do tema.
As respostas encontram-se tabuladas nas Figuras 11 e 12, indicando a quantidade de disciplinas citadas pelos alunos e quais foram as disciplinas apontadas.
Figura 11 - Quantidade de disciplinas citadas pelos alunos
Conforme apresentamos na Figura 11, todos os alunos citaram mais de uma disciplina sendo que 44% citaram 3 disciplinas e 39% citaram 2 disciplinas. Todos os alunos citaram a disciplina Física (Figura 12), apenas um aluno não citou a disciplina
Química e 11 alunos (61 %) citaram a disciplina Biologia, também foram citadas as disciplinas Matemática, História e Geografia.
É importante observar que a pesquisa foi feita em uma escola de educação profissional para alunos de um curso técnico e não em uma escola de educação básica, uma vez que a resposta do aluno poderia ser influenciada pelo componente curricular ministrado pelo professor pesquisador.
Figura 12 - Disciplinas citadas pelos alunos
A segunda questão indagava qual profissional deve ter um bom conhecimento do tema energia, as repostas encontram-se na Figura 13.
Figura 13 - Profissões citadas pelos alunos
Predominaram profissões da área de exatas, as duas mais votadas – Físico e Engenheiro – acompanham o padrão de resposta da primeira questão, quando todos
os alunos citaram o componente curricular Física ao responder a disciplina que deve tratar o tema energia.
Ainda nessa questão, verificamos que se somarmos as respostas para Eletricista, Engenheiro Elétrico e Técnico Eletrônico teremos 11 referências voltadas para a área elétrica, evidenciando que os alunos vinculam o conceito energia ao tema “eletricidade”. Essa mesma característica foi observada ao explicar os tipos de energia presente nas figuras (Apêndice A) onde o termo “Elétrica” foi o mais citado (Figura 10).
3.2 Organizador avançado
Após uma análise dos dados coletados na primeira aula, verificamos que a melhor metodologia a ser utilizada seria a do organizador avançado do tipo expositivo para que os alunos pudessem relacionar um maior número de subsunçores ao tema energia.
Uma vez que os alunos citaram as profissões de engenheiro, engenheiro elétrico e eletricista e o termo “elétrica” foi o mais citado ao analisar as figuras na aula anterior optamos por apresentar a reportagem multimídia “A Batalha de Belo Monte” desenvolvida pelo jornal Folha de São Paulo sobre a hidrelétrica de mesmo nome, atualmente em construção no estado do Pará (LEITE; AMORA; KACHANI, 2013). A escolha deste material deveu-se principalmente pelo fato da extensa reportagem relatar os desafios da construção da usina abordando ainda as etapas da produção de energia em uma usina hidrelétrica, incluindo a escolha e montagem do maquinário até a complexa operação de produção e distribuição da energia gerada. No decorrer da aula os alunos tiveram a possibilidade de rever conceitos que já possuíam sobre energia, uma vez que a reportagem tratava o tema evidenciando sua importância e problemática no cotidiano da população e os esforços dos profissionais envolvidos na obra.
A reportagem multimídia foi apresentada no laboratório de informática, onde foi disponibilizado um computador para cada aluno acessar o site que continha a reportagem (<http://arte.folha.uol.com.br/especiais/2013/12/16/belo-monte/ind
