Uso de Mapas Conceituais: percepções sobre a
constru-ção de conhecimentos de estudantes do ensino médio a
respeito do tema radioatividade
Using Concept Maps: perceptions about building knowledge of high
school students on the radioactivity subject
Kátia Aparecida da Silva Aquino a, Sylvia De Chiaro b *
a Centro de Educação, Colégio de Aplicação, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Pernambuco,
Brasil; b Centro de Educação, Departamento de Psicologia e Orientação Educacionais, Universidade Federal
de Pernambuco, Recife, Pernambuco, Brasil.
Resumo
Este trabalho destina-se a investigar as contribuições dos mapas conceituais na análise da construção do conhecimento relacionado ao tema Radioatividade no ensino de Química com estudantes do terceiro ano do ensino médio, tendo como paradigma teórico a Aprendizagem Significativa de David Ausubel. Tal teoria compreende que o aprendiz se apropria do conhecimento, por elaboração pessoal, a partir de conceitos pré-existentes em sua estrutura cognitiva, que vão se modelando e se aprimorando por diferenciação progressiva e/ou reconciliação integrativa no decorrer do processo de ensino e aprendizagem. Partindo dessa teoria, Joseph Novak desenvolveu a metodologia de mapas conceituais, no sentido de representar como o conhecimento é armazenado na estrutura cognitiva de um estudante. Utilizando como categorias de análise a diferenciação progressiva e a reconciliação integrativa, mapas conceituais de dois estudantes, antes e depois da referida unidade temática, são estudados para a compreensão da organização conceitual que os estudantes atribuíram ao tema. As análises mostram que os mapas conceituais constituem-se em recurso privilegiado de acompanhamento do processo ensino e aprendizagem dos estudantes por seus educadores.
Palavras-chave: mapas conceituais; radioatividade;
ensino de química; diferenciação progressiva; recon-ciliação integrativa
Abstract
This study aims to investigate the contributions of conceptual maps in the analysis of the construction of knowledge related to the topic Radioactivity in chemistry teaching. Theoretical paradigm of Meaningful Learning from David Ausubel study was utilized with students of high school (third year). This theory includes the learner appropriates the knowledge, personal development, from pre-existing concepts in their cognitive structure, which will be shaping and tweaking by progressive differentiation and/or integrative reconciliation in the process of teaching and learning. Based on this theory, Joseph Novak developed the methodology of conceptual maps, to represent how the knowledge is stored in the cognitive structure of a student. Conceptual maps of two students before and after this thematic unit were studied using as categories of analysis the progressive differentiation and the integrative reconciliation. These aspects were used for understanding the conceptual organization that students assigned to the radioactivity theme. The analysis shows that concept maps are a privileged resource monitoring the teaching and learning processes of students by their teachers.
Keyword: concept maps; radioactivity; chemistry
learning; progressive differentiation; integrative rec-onciliation
S. De Chiaro - Centro de Educação, Departamento de Psicologia e Orientação Educacionais,
Universi-dade Federal de Pernambuco. Av. da Arquitetura s/n CiUniversi-dade Universitária Recife, PE, cep 50.740-550. e-mail: chiaro@hotlink.com.br
Ciências & Cognição 2013; Vol 18(2) 158-171 <http://www.cienciasecognicao.org> © Ciências & Cognição Submetido em 28/09/2012│Revisado em 08/10/2013│Aceito em 15/10/2013│ISSN 1806-5821 – Publicado on line em 20/12/2013
1. Introdução
O tema Radioatividade tem sua fundamenta-ção teórica na área de ciências exatas, especifica-mente na parte de Física moderna, contudo é na disciplina de Química que o estudante tem acesso ao estudo deste tema no ensino médio. Vale sa-lientar que o tema Radioatividade não é algo to-talmente desconhecido pela maioria dos estudan-tes. Várias notícias circulam pelos principais meios de comunicação e sempre são acompanhadas por análises envolvendo caos e destruição, como aconteceu no ano de 2011, a partir do acidente nuclear de Fukushima no Japão. Ao se iniciar a discussão sobre radioatividade no ensino médio, encontramos estudantes ávidos por informações e a surpresa dos mesmos é de muita notoriedade quando se discute as suas aplicações benéficas. Sair da proposta do livro didático, principal recur-so utilizado por profesrecur-sores, que caminha apenas para os grandes acidentes nucleares e aplicações de fórmulas, dá ao estudante a oportunidade de se posicionar de forma crítica sobre o que de real permeia um tema tão controverso.
No ensino de Química é comum a associação de fenômenos que acontecem no cotidiano com os assuntos abordados na sala de aula e acredi-tamos que as informações sobre tais fenômenos podem se transformar em dúvidas por parte dos estudantes. Esta ação acontece pelo simples fato dos estudantes procurarem dar sentido às inúme-ras situações com as quais se defrontam em suas vidas. Assim eles já chegam às aulas de Química com ideias sobre vários fenômenos e conceitos científicos. Para a maioria dos estudantes suas concepções prévias fazem sentido e o que eles aprendem em sala depende tanto de tais concep-ções prévias como das características do ensino que o professor quer promover. No entanto, nem sempre o conhecimento prévio pode ser conside-rado uma variável facilitadora, em alguns casos pode até prejudicar o entendimento de um novo conhecimento. Com o tema radioatividade, por exemplo, é comum os estudantes apresentarem alguns conhecimentos prévios que podem se tor-nar agentes bloqueadores do entendimento do decaimento radioativo. Tal fenômeno está direta-mente ligado à compreensão do comportamento do átomo, que para muitos estudantes, é uma
bolinha (modelo de Dalton). Complementando tal visão, os átomos são representados por bolinhas que se unem para formar moléculas na maioria dos livros didáticos. Esta representação, bem como a representação de sistema planetário pro-veniente do modelo atômico do Rutherford para o átomo dificulta imensamente a aprendizagem do que significa uma partícula elementar como o quark no núcleo atômico e sua atuação para pro-mover um decaimento radioativo na perspectiva da Mecânica Quântica. Não estamos falando que entender a Mecânica Quântica seja tarefa fácil, mas os conhecimentos gerados em Química Geral sobre o átomo, de fato contribuem para tal difi-culdade e o conhecimento prévio nesta área se torna, segundo Bachelard (1996), um obstáculo epistemológico.
Para alguns estudantes se torna mais fácil a memorização de conceitos sem que este estejam interligados diretamente ou ligados de forma ar-bitrária com algum conhecimento prévio, desta forma a nova informação não faz sentido para o estudante e se estabelece, o que Ausubel (1968) classifica, a aprendizagem mecânica. Normalmen-te o indivíduo constrói tal aprendizagem por re-cepção quando a nova informação lhe é apresen-tada na sua forma final ou por descoberta quando o conteúdo base para nova informação é desco-berto pelo estudante (Moreira, 2006).
Por outro lado, quando uma nova informa-ção interage com um conhecimento prévio, pro-vocando uma mudança tanto de um quanto do outro a partir de um acerto conceitual, o novo conhecimento passa a ter sentido ou significado para o estudante e acontece o que Ausubel clas-sifica de aprendizagem significativa. Assim, a teo-ria da aprendizagem significativa tem como base o princípio de que o armazenamento de infor-mações ocorre hierarquicamente dos mais gerais para os mais específicos a partir da organização dos conceitos e suas relações.
Para Ausubel (1968) o conhecimento prévio que permite a aprendizagem significativa é um subsunçor, ou seja, um conhecimento que serve de âncora para o novo conhecimento na estru-tura cognitiva do indivíduo. Subsunçores se con-figuram como conceitos, proposições, modelos
mentais, concepções, ideias e representações so-ciais já existentes na estrutura cognitiva de quem aprende. Mas e se não houver uma informação que sirva de subsunçor na estrutura cognitiva do estudante para uma nova informação? Ausubel sugere os organizadores prévios que são recursos instrucionais apresentados em um nível mais alto de abstração, generalidade e inclusividade em re-lação à nova informação (Moreira, 2006). Dentre as possibilidades para organizadores prévios, que podem ser utilizados antes de se ensinar um novo assunto, destacamos o uso de uma pergunta ou texto introdutório, a exploração de uma situação--problema, o uso de um documentário, uso de simuladores ou de animações (mais especifica-mente no ensino de Ciências). A construção de um novo subsunçor requer captação do conheci-mento e sua internalização, por isso é um proces-so lento e que exige esforços tanto do profesproces-sor quanto do estudante (Gowin, 1981).
Tal como na aprendizagem mecânica, o in-divíduo constrói a aprendizagem significativa por recepção ou por descoberta. Aprender por recep-ção é a forma mais comum e significa, como já ci-tado, que o estudante não precisa descobrir para aprender. Contudo, a aprendizagem significativa por recepção requer do estudante que ele relacio-ne os novos conhecimentos com aqueles já exis-tentes na estrutura cognitiva, envolvendo proces-sos de captação de significados e ancoragem. Já a aprendizagem por descoberta implica no campo da aprendizagem significativa que o estudante primeiramente descubra o que vai aprender con-tudo, subsunçores adequados e relevantes são exigidos (Ausubel, 2003; Moreira, 2006). No en-sino de Química pode acontecer a aprendizagem significativa e das duas formas, pois no caso de se utilizar experimentos, por exemplo, como estra-tégia de ensino é propiciada a recepção da nova informação ao passo que novas descobertas vão sendo realizadas através da observação de tais experimentos.
É importante salientar que as duas apren-dizagens, mecânica e significativa, não são di-cotômicas, mas fazem parte de duas dimensões independentes ou contínuas: o contínuo apren-dizagem mecânica/aprenapren-dizagem significativa e o contínuo aprendizagem por recepção/apren-dizagem por descoberta onde se tem cada uma
em um extremo. A aprendizagem mecânica pode contribuir para que o estudante aprenda signifi-cativamente no momento em que o elemento já incorporado na estrutura cognitiva do indivíduo de forma mecânica se torna uma ancora para um novo conhecimento. Contudo, nesta relação, a nova interação não é apenas um processo está-tico de mera ancoragem, mas sim um processo dinâmico, onde o produto interacional representa um novo subsunçor na estrutura cognitiva do in-divíduo (Moreira e Ostermann, 1999).
Não se pode deixar de acrescentar que para a promoção da aprendizagem significativa são ne-cessárias duas condições fundamentais: 1) o estu-dante precisa ter uma disposição para aprender, ou seja, ter vontade de relacionar o novo conheci-mento com um subsunçor que deve existir na sua estrutura cognitiva e 2) o material instrucional deve ser potencialmente significativo com con-teúdo estruturado de maneira lógica (Ausubel, 2003). No ensino de Química a utilização de expe-rimentos pode ser um bom caminho para atender a segunda condição e na ausência de laboratórios ou materiais específicos, os simuladores de fenô-menos químicos podem ser uma ótima opção. No caso do ensino de radioatividade, em que a ma-nipulação de compostos radioativos é proibida, simuladores e animações podem se tornar um re-curso altamente significativo. Além dos rere-cursos didáticos, as atividades realizadas em pequenos grupos também têm grande potencial para facili-tar a aprendizagem significativa porque viabilizam a captação/negociação de significados e colocam o professor na posição de mediador do processo. É importante adicionar que, o significado do ma-terial é dado pelo indivíduo e não o contrário.
As aprendizagens subordinada, superorde-nada e combinatória são categorias da aprendi-zagem significativa (Ausubel, Novak & Haneian, 1980).
A aprendizagem subordinada acontece quando o novo conhecimento interage com sub-sunçores, tornando-se significativo. Quando a modificação do subsunçor é bastante acentuada ou é um exemplo que alarga o significado de algo mais amplo que já se sabe resulta em uma apren-dizagem subordinada correlativa. Porém quando a nova ideia é um exemplo, uma especificação de algo que já se sabe ou apenas corrobora,
refor-ça o subsunçor, é promovida uma aprendizagem subordinada derivativa (Ausubel, 2003). Com o assunto radioatividade, por exemplo, quando o estudante entende que a saída de um neutrino é de fundamental importância para a conserva-ção de quantidade de movimento no decaimento beta acontece uma subsunção derivativa, pois ele reforça que as leis de conservação servem para qualquer fenômeno e o decaimento beta é mais um exemplo. Agora quando o estudante aprende que para acontecer um decaimento beta em um núcleo atômico instável, um nêutron se transfor-ma em um próton e este fenômeno só é possível porque estas partículas não são elementares e sim uma junção de quarks (partículas ainda menores que os prótons e nêutrons) acontece a subsunção correlativa. O novo conceito relacionado com os quarks provavelmente modificará o conceito so-bre as partículas que compõem núcleo atômico, aprendido nos primeiros estudos do indivíduo na disciplina Química.
Na aprendizagem superordenada uma ideia mais geral se forma a partir de subsunçores, os organizando como partes de tal ideia. Neste tipo de aprendizagem não é necessária uma ideia nova a ser assimilada, uma vez que um novo conheci-mento vai ser adquirido a partir da realização de novas interações entre subsunçores que já estão presentes na estrutura cognitiva do estudante. Assim, a aprendizagem superordenada envolve os processos de abstração, indução e síntese de novos conhecimentos que passam a subordinar o subsunçores que lhes deram origem (Morei-ra & Masini, 1982). Um bom exemplo deste tipo de aprendizagem pode ser quando o estudante aprende que um núcleo radioativo é caracteri-zado pelo seu excesso de energia. Desde seus primeiros contatos com a química o estudante aprende o conceito de átomos e sabe que estes são a parte fundamental de toda a matéria que o circunda. Estudar radioatividade é entender que nem sempre os átomos são estáveis e para se es-tabilizarem ejetam partículas e ondas eletromag-néticas do núcleo para perder energia (decaimen-to radioativo). Moléculas que perdem energia ou a transformam é algo muito vivenciado no ensino de Química. Assim, todas as informações neces-sárias para o entendimento geral de um decai-mento radioativo já estão presentes na estrutura
cognitiva do estudante, organizar tais ideias per-mite o bom entendimento de tal fenômeno.
Quando uma aprendizagem não é subor-dinada ou superordenada pode ocorrer então a aprendizagem combinatória, pois não se liga a conceitos ou proposições específicas. A aprendi-zagem combinatória pode ser entendida como aprendizagem de proposições mais amplas, mais gerais do que aquelas que já existem na estrutu-ra cognitiva. Um novo conhecimento implica na interação com vários outros conhecimentos já existentes na estrutura cognitiva, inclusive conhe-cimentos de outras áreas, de outros domínios que não aquele que está sendo foco no momento, mas não é nem mais importante e nem mais específico do que os conhecimentos originais. Por exemplo, para entender o significado da lei de Soddy para os decaimentos alfa e beta não basta saber os conceitos envolvidos em radioatividade é preciso um conhecimento mais amplo não só da Química quanto de Física também e estes já devem estar na estrutura cognitiva do indivíduo.
Do ponto de vista processual, a aprendiza-gem significativa pode ocorrer por meio da dife-renciação progressiva e/ou da reconciliação in-tegrativa (Moreira, 1980). Ambos fazem parte da dinâmica da estrutura cognitiva.
Na diferenciação progressiva um determi-nado conceito é desdobrado em outros concei-tos que estão contidos, ou em parte ou integral-mente, em si. Um exemplo deste processo se dá quando o estudante consegue relacionar um de-caimento radioativo a partículas (comportamento corpuscular) e ondas eletromagnéticas (compor-tamento geral ondulatório). Assim, existe uma di-ferenciação progressiva, pois foi possível apresen-tar as diferentes instâncias (onda e partícula) de um conceito complexo (decaimento radioativo). A diferenciação progressiva normalmente está pre-sente na aprendizagem significativa subordinada. Já na reconciliação integrativa, é provoca-da a integração de instâncias particulares de um conceito no próprio conceito, ou seja, partindo dos conceitos mais específicos há uma integração sucessiva até os conceitos mais gerais. Neste pro-cesso um determinado conceito é relacionado a outro aparentemente sem nenhuma ligação com o primeiro. Acontece, por exemplo, quando o es-tudante compreende os conceitos relacionados
aos quarks, bósons e léptons (Física Moderna) para organizar as ideias sobre átomo (Química) e entender sua instabilidade nos fenômenos ra-dioativos (Físico-Química). Normalmente a
re-conciliação progressiva ocorre na aprendizagem significativa superordenada ou na aprendizagem significativa combinatória.
Figura 1. Mapa que resume as principais ideias sobre como se processa a aprendizagem na estrutura cognitiva
de um indivíduo.
Na aprendizagem significativa, o indivíduo não é um receptor passivo. Longe disso ele se tor-na protagonista nos processos de ensino e apren-dizagem. Ele deve fazer uso dos significados que já internalizou, de maneira substantiva e não ar-bitrária, para poder captar os significados trazidos pelo professor/mediador e construir novos. Nesse processo, ao mesmo tempo em que está progres-sivamente diferenciando sua estrutura cognitiva, está também fazendo a reconciliação integradora de modo a identificar semelhanças e diferenças e reorganizar seu conhecimento. Assim, no pro-cesso de aprendizagem significativa não existe a diferenciação progressiva sem que haja a reconci-liação integrativa dada a grande relação estabele-cida entre eles (Moreira, 1980). A partir da Figura 1 procuramos mapear os conceitos trabalhados até o momento buscando resumir como pode se construir a aprendizagem.
Baseado na teoria da aprendizagem
signifi-cativa, Novak (1990) desenvolveu a metodologia de mapas conceituais, procurando representar como o conhecimento é armazenado na estrutura cognitiva de um estudante. Conceito é um termo que representa uma série de objetos, eventos ou situações que possuem atributos comuns. Com o uso de mapas conceituais, o conhecimento pode ser exteriorizado através da utilização de concei-tos e palavras de ligação, formando proposições que mostram as relações existentes entre con-ceitos percebidos por um indivíduo (Cañas, Ford & Coffey, 2000; Moreira, 1992), como exemplifi-camos a partir da construção do mapa da Figura 1. Segundo Novak e Gowin (1999), os mapas são indicadores relativos do grau de diferenciação dos conceitos porque representam ligações específi-cas entre eles.
Existe uma variedade de tipos mapas dispo-níveis, que foram imaginados e construídos pelas mais diversas razões. Alguns mapas estão descri-tos na Tabela 1. A escolha de um ou outro tipo
de-Tabela 1. Tipos de mapas mais importantes
Tipo do mapa Descrição
Teia de aranha Tema central no meio do mapa com os conceitos que se irradiam deste centro sem nenhuma preocupação com relações hierárqui-cas ou interligações entre informações.
Fluxograma As informações estão ligadas por uma ordem lógica e sequencial sem preocupação de explicar um determinado tema. Este mapa é utilizado quando se quer mostrar um processo e geralmente in-clui um ponto final e um ponto inicial.
Hierárquico As informações são interligadas em uma ordem decrescente de importância. Neste mapa os conceitos mais importantes ficam ex-plícitos e os menos importantes se inter-relacionam. Este mapa, embora seja o mais difícil de externar, representa melhor a clareza do seu autor sobre determinado tema.
Estudar ou produzir um mapa conceitual durante o processo de aprendizagem de um de-terminado tema proporciona ao estudante não só o entendimento dos conceitos e interligações relacionados a este tema, como poderá propor-cionar a percepção de lacunas que poderá levar à procura de materiais instrucionais. Este processo dinâmico facilita a construção de significados so-bre o conteúdo que está sendo estudado. O mapa conceitual então se constitui em uma ferramenta de aprendizagem para o estudante, à medida que auxilia no planejamento dos estudos, preparação para avaliações e resolução de problemas.
Um mapa conceitual apresenta uma visão idiossincrática de um indivíduo sobre a realidade a que se refere, logo não existe mapa certo ou er-rado. Existe uma representação de como se ligam os conceitos em sua estrutura cognitiva tornado
clara tanto a diferenciação progressiva como a re-conciliação integrativa. Por isso, os mapas concei-tuais podem também ser utilizados pelo profes-sor como uma ferramenta de avaliação ou auxiliar na preparação de suas aulas, tornando claros os conceitos ou preenchendo as lacunas apresenta-das pelos estudantes nos seus respectivos mapas conceituais (Moreira, 1984, 1998; Tavares, 2008).
Nesta direção, procurou-se neste trabalho utilizar os mapas conceituais como instrumento didático tanto para identificação de conhecimen-tos prévios sobre o tema radioatividade como para obter uma visualização da organização con-ceitual que o estudante atribuiu após ações pe-dagógicas sobre o referido tema, nos permitindo uma maior compreensão sobre o processo de aprendizagem do mesmo.
2. Metodologia
A construção de mapas conceituais foi rea-lizada por estudantes de uma turma de terceiro ano do ensino médio do Colégio de Aplicação da Universidade Federal de Pernambuco (CAp/UFPE). Tal turma era composta de 29 estudantes com 3 horas/aula de Química semanais. O tema esco-lhido foi Radioatividade, cujas discussões
aconte-ceram através de debates que foram seguidos de aulas expositivas com ênfase na contextualização do tema, ou seja, as aulas foram guiadas a partir da exposição de como a radioatividade ambiental está presente no cotidiano de cada pessoa na so-ciedade. Trabalhar a radioatividade ambiental e as aplicações da energia nuclear tinha como o objeti-pende de fatores como a facilidade de elaboração
(tipo aranha), pela clareza na explicação de pro-cessos (tipo fluxograma), pela ênfase no produto que descreve ou pela hierarquia conceitual que
apresenta (Tavares, 2007). Porém, o único tipo de mapa que explicitamente utiliza uma teoria cog-nitiva em sua elaboração é o mapa hierárquico do tipo proposto por Novak e Gowin (1999).
vo mostrar para os estudantes que os fenômenos radioativos não se limitam a produção de energia ou material bélico e desta forma enriquecer o de-bate e promover a reflexão
O tema radioatividade é usualmente traba-lhado na disciplina de Química, no segundo ano do ensino médio, contudo no CAp/UFPE este tema é trabalhado no início do terceiro ano do en-sino médio, o que significa que, do ponto de vista do ensino formal, os alunos analisados estavam tendo sua primeira experiência com a temática. Os processos de ensino e aprendizagem conduzi-dos de maneira usual são apoiaconduzi-dos em livros texto e poucas informações contextualizadas sobre o tema radioatividade são encontradas nestas fon-tes. Quase sempre os livros didáticos terminam seus capítulos de Radioatividade descrevendo os principais acidentes nucleares, o acidente radioló-gico que aconteceu em Goiânia, no Brasil e as la-mentáveis bombas de Hiroshima e Nagasaki. Para dar outro direcionamento nos debates em sala de aula os estudantes analisavam fatores da atualida-de, além de discussões sobre a Radioatividade na água e alimentos (radioatividade ambiental) justa-mente para proporcionar um trabalho contextua-lizado. Mais especificamente, depois de solicitada a construção do primeiro mapa conceitual, a pri-meira ação sobre o tema em sala foi a discussão do grupo classe utilizando a frase geradora: “Ra-dioatividade: vida ou morte?”. Por ser um tema controverso, socializar as concepções prévias de
cada aluno em um debate, além de contribuir para expressarem suas opiniões, possibilitou pos-síveis mudanças em suas concepções, pela ex-posição de argumentos de outros estudantes. As ações seguintes ao debate foram aulas expositivas dialogadas com ênfase na contextualização usan-do as aplicações nucleares. Procurou-se ministrar nas aulas uma orientação ausubeliana, no sentido de conceitos mais gerais a serem apresentados primeiro e os desdobramentos que se seguem (Moreira, 1984).
As construções dos mapas conceituais acon-teceram em dois momentos: 1) Momento 1: an-tes do debate em sala de aula que foi pautado na radioatividade ambiental e da aula expositiva dia-logada com ênfase nas aplicações nucleares para identificação dos conhecimentos prévios sobre o tema radioatividade - subsunçores; 2) Momentos 2: ao final da unidade temática para avaliar como os novos conhecimentos interagiram e foram as-sociados com os conhecimentos prévios de cada estudante. Assim, aqui são analisados os dois mo-mentos da construção dos mapas conceituais de dois estudantes desta turma de forma a mostrar de que maneira os mapas permitem acompanhar a aprendizagem significativa sobre o tema da ra-dioatividade no percurso destes alunos. Uma vez que a aprendizagem significativa se dá a partir dos movimentos de diferenciação progressiva e recon-ciliação integrativa, estes dois movimentos são to-mados como categorias analíticas deste estudo.
3. Resultados e discussões Estudante 1
A Figura 2 mostra o mapa conceitual produ-zido pelo primeiro estudante no Momento 1. Ob-serva-se que este estudante traz em sua estrutura cognitiva alguns conhecimentos prévios sobre o tema Radioatividade. Esses conhecimentos são dispostos em duas ramificações simples ligadas diretamente a raiz ‘RADIOATIVIDADE’, com um caráter em comum entre elas, ambas privilegiam o aspecto negativo da radioatividade ao conduzi-rem aos conceitos de destruição, guerra e bomba.
Observa-se ainda que, mesmo uma aplicação do fenômeno, que são as usinas nucleares, é iden-tificada pelo estudante como uma ação de
des-truição uma vez que as associa não a função a que elas se propõem, a produção de energia elétrica, mas sim aos acidentes de Fukushima e Chernobyl. Esta representação sugere que as relações apre-sentadas estão ligadas com as informações de destruição que sempre são veiculadas pelos prin-cipais meios de comunicação. Os mapas conceitu-ais construídos pelos outros estudantes do grupo classe foram muito similares ao mapa apresenta-do na Figura 2, ou seja, em sua maioria, os alunos tenderam a construir seus mapas iniciais com ên-fase nos acidentes e bombas nucleares, próprios do conhecimento do senso comum sobre o tema.
Figura 2: Mapa conceitual 1, estudante 1 A Figura 3 mostra o mapa conceitual
produ-zido pelo mesmo estudante no Momento 2, após o debate e as aulas expositivas-dialogadas. É pos-sível observar a associação de novas ramificações ligadas à raiz ‘RADIOATIVIDADE’, o que denota um
grande avanço na interligação de novos concei-tos. O referido mapa conceitual também mostra o estabelecimento de relações explícitas entre o novo conhecimento e aquele já existente.
Figura 3: Mapa conceitual 2, estudante 1 Como vimos no Momento 1 (mapa da
Figu-ra 2), o estudante entendia que o fenômeno da radioatividade era capaz, ou por intermédio do enriquecimento do urânio ou dentro de usinas nucleares de produzir a morte, ora por acidentes (vazamento de material radioativo em Fukushima e Chernobyl), ora pela guerra (bombas em Hi-roshima e Nagasaki) e para este estudante era a única forma de aplicação dos fenômenos radioa-tivos. No Momento 2, a partir do mapa da Figura
3, é possível observar que, se Hiroshima/ Naga-saki e Chernobyl no Momento 1 ocupavam ra-mos distintos dentro de uma única possibilidade de compreensão da radioatividade, agora se en-contram interligados dentro de um mesmo ramo, de ‘Acidentes Nucleares’, sendo esta apenas uma das possibilidades de compreensão do fenômeno em questão neste momento. Essa mudança da construção do mapa denota uma reorganização da estrutura cognitiva do aluno, característica do
processo de reconciliação integrativa, que como diz Ausubel (1968), acontece quando no curso da aprendizagem significativa, elementos iniciais existentes na estrutura cognitiva (subsunçores) com certo grau de diferenciação passam a ser vis-tos de forma relacionada, adquirindo novos signi-ficados. Assim, neste movimento, conceitos que antes pertenciam a diferentes ramos da raiz pas-sam a se relacionar, proporcionando uma reconci-liação, uma conexão entre eles que antes não era perceptível. Esse movimento dinâmico em que conceitos e proposições já existentes na estrutu-ra cognitiva sofrem reorganizações e adquirem novos significados e conceitos mais abrangentes é característico de uma aprendizagem significati-va do tipo superordenada. Corrobora a compre-ensão deste tipo de aprendizagem aqui o fato de ‘Acidentes nucleares’ aparecer neste segundo mapa como um novo conceito hierarquicamente acima das ideias já existentes na estrutura cogniti-va do estudante, mais geral do que o conjunto das mesmas e que agora as interliga.
É possível observar ainda que relacionadas à mesma raiz, RADIOATIVIDADE, surgem novas ramificações interligadas às aplicações nucleares através da medicina, elementos históricos como o casal Curie e o prêmio Nobel de Química, Er-nest Rutherford, além do fenômeno físico nuclear propriamente dito no momento que o estudan-te representa os decaimentos alfa, beta e gama. Cabe salientar que o estudante não descartou os conhecimentos que já existia, a nova organização dos conceitos pôde apenas colocá-los em um con-texto mais histórico, consequente do fenômeno nuclear e não mais como uma única aplicação de tal fenômeno.
Importante chamar a atenção para a rela-ção que existe entre os processos de reconcilia-ção integrativa e diferenciareconcilia-ção progressiva uma vez que a aprendizagem que resulta em recon-ciliação integrativa tende a resultar também em diferenciação progressiva adicional de conceitos e proposições. Isso porque, a reconciliação inte-grativa é uma forma de diferenciação progressiva da estrutura cognitiva. Segundo Moreira (1988), é um processo cujo resultado é o explícito delinea-mento de diferenças e similaridades entre ideias relacionadas.
Um bom exemplo da diferenciação
progres-siva está presente na organização hierárquica que o estudante mostra ser capaz agora (no mapa 2 da Figura 3) de fazer na primeira ramificação, de ‘Acidentes Nucleares’, a de ‘Hiroshima e Naga-saki’. Percebemos que se na Figura 2 o estudante encerrava uma de suas ramificações em Hiroshi-ma e Nagasaki, na Figura 3 é possível ver clara-mente que estes, no curso de sua aprendizagem, servem de subsunçores ligando-se a novos con-ceitos. Mais especificamente, esses conceitos ini-ciais (Hiroshima e Nagasaki) que interagem com o novo conhecimento e servem de base para a atribuição de novos significados (fissão nuclear → reações nucleares → fusão nuclear → bomba de hidrogênio → sol) vão ao mesmo tempo também se modificando em função dessa interação se di-ferenciando progressivamente. Assim, os subsun-çores Hiroshima e Nagasaki, neste exemplo, se tornaram mais elaborados, mais diferenciados e capazes de servir de âncora para a atribuição de novos significados, denotando a ampliação signifi-cativa do conhecimento. Esse é um exemplo claro de um dos movimentos da dinâmica da estrutura cognitiva chamado de diferenciação progressiva. A ancoragem de novos conceitos com conceitos subsunçores já presentes na estrutura cognitiva do aprendiz alargando o significado inicial denota a presença de uma aprendizagem significativa do tipo subordinada correlativa.
Para finalizar é importante destacar que o estudante 1 consegue entender que o raio X não é de origem nuclear e o posiciona, de forma correta, em uma ramificação paralela ao das ra-diações nucleares. O estudante conectou o raio--X a um evento histórico (sua descoberta pelo Roentgen) que foi de fundamental importância para o avanço dos estudos da radioatividade. Geralmente os estudantes tendem a associar, de forma equivocada, o raio X como um fenômeno nuclear. No caso do estudante 1 temos um avan-ço. Contudo é possível observar um erro concei-tual relacionado com a aplicação do raio X na medicina. Tal onda eletromagnética é utilizada para o radiodiagnóstico e não na radioterapia. Neste sentido os mapas conceituais também são úteis como uma ferramenta de avaliação das cor-relações estabelecidas que pode orientar novas ações na sala de aula.
Estudante 2
Outro exemplo interessante de como os ma-pas conceituais nos permitem observar um mo-vimento de aprendizagem significativa podemos encontrar na análise do estudante 2. A Figura 4
nos mostra o mapa conceitual deste estudante no início da unidade temática, ou seja, no momento 1 (mapa 1, estudante 2).
Figura 4: Mapa conceitual 1, estudante 2 Percebemos inicialmente que à raiz
‘RADIO-ATIVIDADE’ encontram-se ligadas quatro ramifica-ções, tendo apenas uma delas, a de ‘Energia Nu-clear’, uma pequena tentativa de hierarquização de informações que já se encontram presentes na estrutura cognitiva do estudante. Nesta, per-cebemos a presença do aspecto negativo vincula-do à radioatividade (contaminação → anomalias), comum aos mapas iniciais conforme relatado na análise do estudante 1. Nas demais ramificações apresentam-se ideias ainda bastante soltas, pro-vavelmente conceitos dos quais o estudante já ouviu falar relacionados ao tema central, mas que ainda não é capaz de fazer relações ou mais
expli-citações. Exemplo disso podemos perceber pelo fato do estudante associar o raio X a um fenôme-no radioativo dando indícios de que ele não sabe definir o que é um fenômeno nuclear. Como já foi comentado para o estudante 1, a associação do raio X com a radioatividade é comum e o que provavelmente contribui para tal equívoco são as placas com o símbolo da radioatividade coladas nas portas das salas de radiodiagnóstico (conhecido popularmente como sala de raio X).
O mapa conceitual 2 deste mesmo estudan-te (Figura 5), já nos traz um panorama muito di-ferente.
Um olhar inicial deste mapa já nos chama atenção pela quantidade de informações novas aderidas ao mesmo. Mas, uma análise mais apro-fundada nos permite observar bem mais do que inclusão de novas ideias e conceitos a partir das ideias iniciais, que agora servem de subsunçores, mas também novas relações entre essas ideias iniciais, demonstrando mais uma vez caminhos diferentes levando o estudante a uma aprendi-zagem significativa: diferenciação progressiva no primeiro caso e reconciliação integrativa no se-gundo.
Podemos iniciar observando que, neste se-gundo momento, surgem novas ramificações: ‘Bequerel’, trazendo o desenvolvimento de uma perspectiva histórica sobre o tema, e ‘Radioativo = núcleo instável’, ainda não desenvolvido. Das ramificações iniciais, mantém-se a ideia da ‘pre-sença da radioatividade em todos os lugares’ e da ‘Energia Nuclear’; as outras duas ramificações iniciais (‘Raio X’ e ‘Raio α, β, ɤ’) não desaparecem, apenas mudam de lugar, passando agora a per-tencer a ramificação ‘Energia Nuclear’ e mostran-do com isso que uma nova forma de relação entre esses conceitos foi reconhecida pelo estudante, isto é, as proposições já existiam em sua estrutura cognitiva mas adquiriram novos significados, pas-sando por uma reorganização. Para compreender melhor basta nos atermos ao fato de que se antes o estudante não reconhecia o ponto de ligação entre os raios X e ɤ, neste momento ele sente ne-cessidade de criar uma nova ramificação dentro da ramificação maior ‘Energia Nuclear’, a ramifi-cação ‘Ondas eletromagnéticas’, que os inter-re-laciona. Ao retirar ɤ da relação com α e β, ago-ra entendidos como ‘Decaimentos ago-radioativos’ e construir uma nova relação entre X e ɤ, ‘Ondas eletromagnéticas’, elaborando, pois novos signifi-cados, percebemos tanto uma aprendizagem do tipo superordenada a partir de um movimento de reconciliação integrativa entre conceitos já exis-tentes, como uma aprendizagem do tipo subordi-nada correlativa a partir da diferenciação progres-siva, ampliando seu conhecimento. Isso porque, como vimos antes, a reorganização (reconciliação integrativa) muitas vezes resulta em diferenciação progressiva adicional de conceitos (aqui: ‘ondas eletromagnéticas’ e ‘decaimentos radioativos’). Contudo para este estudante o raio X ainda possui
origem nuclear. Embora dentro das discussões te-nha sido esclarecida tal diferença de ordem física, as discussões sobre a similaridade da interação da radiação gama e do raio X com a matéria podem ter levado ao tipo de associação apresentada na Figura 5 pelo estudante 2. Desta forma destaca-mos mais uma vez a importância dos mapas con-ceituais para nortear ações em sala de aula que possam sanar associações indevidas de conceitos.
Além disso, ancorado nas ideias iniciais (‘Raios X e gama’, subsunçores), o estudante as-simila um novo conceito, os ‘Raios ultravioleta’, desdobrando esta mesma ramificação. Destes três tipos de ondas eletromagnéticas o estudante traz uma bifurcação nova para mostrar as aplica-ções das mesmas. Assim, esta nova configuração em seu mapa, caracterizada por um movimento indo de conceitos mais globais para menos inclu-sivos também denota a presença da diferenciação progressiva, comum à aprendizagem do tipo su-bordinada correlativa.
Mesmo considerando que as ‘Aplicações’ pudessem ficar mais coerentes se subordinadas à ramificação ‘Presente em todos os lugares’, o que nos faria pensar em uma compreensão mais clara do tema (talvez uma possível alteração a ser feita pelo estudante em um momento posterior de sua aprendizagem), para este momento, o fato das ‘Aplicações’ aparecerem e já trazendo temáticas importantes (‘irradiação de alimentos’; ‘medici-na’, ‘datação’) denota uma aprendizagem signi-ficativa em curso. Essa observação nos pareceu importante na medida em que queremos deixar claro que ao analisar um mapa conceitual não nos importa aqui ver se o conhecimento está ‘pronto’ no sentido de uma aprendizagem ‘final’ preten-dida pelo professor, mas sim um movimento de aprendizagem no ponto em que a mesma se en-contra. Outro exemplo disso está relacionado aos conceitos de instabilidade e estabilidade. O estu-dante neste ponto de sua aprendizagem traz a ra-mificação ‘Radioativo = núcleo instável’ ainda não relacionada a nenhuma informação, embora den-tro de ‘decaimentos radioativos’ (ramificação de ‘Energia Nuclear’), ele coloque como consequên-cia dos raios β e α, a ‘busca pela estabilidade’. In-teressante, portanto, perceber no momento uma maior clareza do ponto de vista das diferenças e semelhanças entre ondas eletromagnéticas e
par-tículas embora já se perceba uma compreensão inicial, bastante incipiente, de que as mesmas guardam outras formas de relação, vinculadas a questão da transformação de núcleo instável para estável. Para que esse conhecimento se desenvol-va, o estudante terá que relacionar a ramificação ‘Radioativo = núcleo instável’ com as ramificações menores ‘Beta (β), ‘Alfa (α)’ e ainda ‘Raios gama’, uma vez que este também leva a estabilidade. Percebe-se que estas são outras relações pos-síveis entre os conceitos já existentes na estrutura cognitiva do estudante, mas que ainda estão em ponto de construção inicial, diferente das que ele já traz concretizadas em seu mapa no momento.
Além disso, é importante ter a consciência de que essas são análises de mapas conceituais feitas sem a presença do autor dos mesmos e com a op-ção dos estudantes por não usarem preposições e conectivos entre as ideias, o que nos leva a ter o cuidado de pontuar apenas indícios. Por exem-plo, o que nos leva a pensar o fato da ramificação ‘Ondas eletromagnéticas’, já comentada antes, se encontrar ainda em outra localização do mapa conceitual do estudante (dentro da ramificação ‘Bequerel’). Podemos compreender a partir disso que é mais um exemplo da análise feita acima, de uma compreensão ainda não muito clara do con-ceito (inicial), levando-o a não saber onde melhor situá-lo em seu mapa. Ou podemos, ao contrário, defender que essa duplicação nos mostra justa-mente a habilidade já conquistada pelo estudante de perceber um mesmo conceito sobre perspec-tivas diferentes (histórica e também conceitual), possibilidade esta que nos parece mais crível nes-te caso dado o fato de que faz o mesmo também com o próprio conceito de ‘radioatividade’. Este se encontra ao mesmo tempo como tema cen-tral e dentro de ‘Marie Curie’ (escrito errado pelo estudante como Marrie Courrie, provavelmente pela tentativa de escrever da forma que se pro-nuncia o nome), nos indicando que nesta segunda posição ele está chamando a atenção para outra perspectiva, a importância desta personagem na
descoberta da radioatividade.
Não podemos ainda deixar de analisar a ra-mificação ‘Usina Nuclear’. Apesar de a mesma continuar como um ramo de ‘Energia Nuclear’, percebe-se uma grande diferenciação no desen-volvimento do conceito. ‘Enriquecimento de Urâ-nio’ cede o lugar para duas novas ramificações, ‘Fissão Nuclear’ e ‘Fusão Nuclear’. Estas mostram desdobramentos progressivos em novos concei-tos, tornando-se cada vez mais elaboradas e di-ferenciadas, e ao final, relacionadas. Essa bifurca-ção configura uma diferenciabifurca-ção progressiva pela aprendizagem de novos conceitos a partir de um conceito subsunçor. Este, na aprendizagem do tipo subordinada correlativa, própria desse movi-mento de diferenciação progressiva, ao assimilar novos conhecimentos, modifica-se.
Para finalizar essa análise, chamamos ainda a atenção para o fato de que neste último exem-plo de diferenciação progressiva, o estudante vai buscar conceitos da física, conservação de massa (já estudados pelo mesmo) na elaboração de ceitos da química, fissão e fusão nuclear. Esse con-ceito da física está aqui servindo de âncora para que o estudante possa construir uma aprendiza-gem significativa na química, e essa relação, que mostra a interdisciplinaridade em curso, se dá de forma não arbitrária e lógica, isto é, o estudante usa conceitos já bem elaborados em sua estrutu-ra cognitiva e relaciona-os com os novos, o que facilita a sua compreensão e consequente apren-dizagem. Esse tipo de aprendizagem significativa, em que a nova ideia não se encontra hierarquica-mente nem acima nem abaixo da ideia existente previamente em sua estrutura cognitiva e que lhe serviu de âncora, chama-se aprendizagem signifi-cativa combinatória. Não há neste tipo de apren-dizagem nenhuma relação de subordinação nem de superordenação entre conceitos específicos do tema em si que está sendo trabalhado, mas sim, com um conteúdo mais geral, da estrutura cognitiva do sujeito, em seu sentido mais amplo.
4. Considerações Finais
Mapas conceituais foram utilizados tanto na análise dos conhecimentos prévios sobre o tema radioatividade de estudantes do 3° ano do ensino
médio, como na avaliação da aprendizagem do referido tema. Os mapas conceituais são recursos flexíveis e dinâmicos que enfatizam o ensino e a
aprendizagem de conceitos, algo que muitas ve-zes fica perdido em meio a uma grande quantida-de quantida-de informações e fórmulas no ensino quantida-de Quí-mica. Como instrumento de avaliação também podem ser utilizados para se ter uma imagem da organização conceitual, ou seja, das relações hie-rárquicas entre conceitos que o estudante esta-belece para um dado conteúdo, facilitando assim um melhor acompanhamento da construção dos conhecimentos sobre o mesmo. Sem dúvida, essa é uma visão não tradicional de avaliação que é es-sencialmente qualitativa, mas que pode ser muito valiosa para o professor no sentido de guiar sua prática pedagógica. Neste trabalho mostramos a análise de mapas conceituais desenvolvidos por dois alunos do ensino médio sobre o tema Ra-dioatividade. Ao observar os mapas construídos antes e depois da intervenção sobre o tema ba-seado em debates e aulas expositivas com ênfase na contextualização, foi possível constatar uma negociação entre os conhecimentos prévios e os novos conhecimentos através tanto dos mo-vimentos de reconciliação interativa como de di-ferenciação progressiva, característicos da apren-dizagem significativa em seus três tipos: subordi-nada, superordenada e combinatória. Foi possível ainda observar que o fato de se ter discutido o tema de forma mais histórica e com a exposição e discussão sobre as aplicações benéficas da radioa-tividade permitiu aos estudantes analisados uma reorganização de conceitos. Tal reorganização foi representada pelas novas conexões estabelecidas entre, por exemplo, os acidentes nucleares (que antes era a principal aplicação da radioatividade) e sua nova posição menos importante e mais his-tórica dentro da hierarquia apresentada nos ma-pas. A adição das aplicações nucleares e a elabo-ração de conceitos mais específicos da física de partículas nos mapas do segundo momento dos dois estudantes leva a crer que a discussão his-tórica seguida de uma exposição dialogada mais contextualizada possibilitou uma ancoragem mais consistente dos novos conhecimentos.
Vemos a partir dessas análises o quanto o processo de aprendizagem significativa é dinâmi-co. O conhecimento vai sendo construído a partir de uma reorganização constante na estrutura
cog-nitiva do indivíduo a partir da interação entre no-vos conhecimentos e os já existentes, os subsun-çores. Estes, à medida que servem de âncora para atribuição de significados às novas informações ou interagem com outros subsunçores construin-do novas relações, também vão se modificanconstruin-do e se tornando aos poucos mais estáveis e diferen-ciados, ao mesmo tempo em que novos subsun-çores vão se formando e interagindo entre si.
Reconhecendo toda a idiossincrasia que ca-racteriza a construção dos mapas conceituais, não podemos deixar de refletir sobre um último ponto. A inadequação da utilização dos mapas conceituais pelo professor como instrumento de avaliação se este partir de um modelo seu consi-derado como correto. Não existe um mapa con-ceitual certo, mas antes, os mapas dos estudantes refletem os significados que estes vão atribuindo aos conceitos e as relações significativas que vão construindo entre estes. Assim, ir em busca de um mapa conceitual “correto” tira deste recurso o que ele tem de mais precioso, a autonomia do aluno no caminho de seu processo de aprendi-zagem, pois, o importante não é estar certo ou errado mas, os indícios que os mapas podem nos oferecer sobre este estudante estar aprendendo significativamente o conteúdo desejado. Essa re-flexão, esperamos, pode implicar na própria atri-buição de novos significados aos conceitos de en-sino, aprendizagem e avaliação. Isso porque, nos permitindo ir adiante, propomos que mais impor-tante ainda que refletir e dar indícios de onde o estudante se encontra, está a própria construção deste mapa pelo estudante. Construir um mapa conceitual não é tarefa simples, implica relacio-nar conceitos, decidir hierarquias, refletir, ir e vir... Propor aos estudantes a construção de ma-pas conceituais implica, pois, pensar não somente no resultado pronto no papel que nos dirá algo sobre como está seu aprendizado mas, principal-mente no que este resultado implicou na própria constituição do conhecimento destes estudan-tes e portanto na sua aprendizagem significativa. Somente assim não veremos mapas conceituais simplesmente como produtos, mas de forma bem mais profunda, como processos de aprendizagem significativa!
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