UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

ATIVIDADES EXPERIMENTAIS: UMA PROPOSTA DE ENSINO INVESTIGATIVO SOBRE A REFRAÇÃO DA LUZ

LUCAS VELEDA MARINHO

Niterói-RJ 2021

LUCAS VELEDA MARINHO

ATIVIDADES EXPERIMENTAIS: UMA PROPOSTA DE ENSINO INVESTIGATIVO SOBRE A REFRAÇÃO DA LUZ

Monografia apresentada ao Curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal Fluminense como requisito parcial à obtenção do título de Licenciado em Física.

Orientadora: Prof^a MsC Lucia da Cruz de Almeida

Niterói/RJ 2021

Dedico este trabalho à minha família, pelo amor, estímulo e confiança.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente à minha mãe Gláucia que sempre esteve ao meu lado durante a vida toda, me dando amor, me incentivando a questionar e acreditando na minha jornada. Sem ela eu certamente não estaria aqui.

Ao meu pai Valter que sempre me apoiou nas confecções de meus experimentos durante toda a graduação, me ensinado e me dando ideias que eu não conseguiria encontrar em nenhum outro lugar. Meu pai sempre me estimulou a ser criativo e a dar o melhor de mim.

Ao meu irmão Felippe que me deu a oportunidade de ter o meu primeiro contato mais próximo com a área de ensino. Meu irmão sempre me deu energia para me manter forte na minha jornada.

À minha avó que me deu condições de me dedicar à minha graduação sempre investindo e acreditando em mim.

Incondicionalmente à professora Lucia da Cruz de Almeida que esteve disponível para me orientar, ajudar, aconselhar e que motivou tanto na construção deste trabalho como na minha formação como profissional da área de educação. Ela é uma professora referência para mim na UFF e sem ela esse trabalho não seria possível.

Aos professores que fizeram parte da minha formação, em especial o professor Guilherme de Rezende Dias por estimular o diálogo e a curiosidade, sempre incentivando seus alunos a ir além, à professora Leila Costa que me mostrou que existe uma relação de carinho e admiração tanto entre alunos e professores quanto entre professores e alunos, à professora Mônica Vasconcellos que me incentivou a ser mais criativo e a me manter firme na graduação e ao professor Ney Lanzellotti que sempre me motivou na construção de propostas experimentais de cunho investigativo e me deu a oportunidade de interagir e aplicar propostas em suas aulas.

Aos meus amigos, em especial à Bianca Aurélia do Nascimento e ao Yago Oliveira Pais que sempre estiveram do meu lado durante todo esse processo e me ajudaram tanto nas etapas criativas como nos momentos complicados.

Não haveria criatividade sem a curiosidade que nos move e que nos põe pacientemente impacientes diante do mundo que não fizemos, acrescentando a ele algo que fizemos.

(FREIRE, 1997, p.33)

RESUMO

A experimentação nas aulas de Física do Ensino Médio tem sido recomendada tanto por documentos oficiais do governo brasileiro como por pesquisadores de Ensino de Física. Porém, a maneira como essa metodologia é aplicada influencia sua eficácia, fazendo com que muitas vezes a sua utilização seja questionada. Sendo assim, neste trabalho buscamos, por meio de uma revisão bibliográfica, analisar quais são as principais tendências da experimentação como prática educativa na atualidade.

Desse modo, são refletidas também epistemologias de ensino que, a nosso ver, melhor se adequam na aplicação da experimentação, como por exemplo, na perspectiva do ensino por investigação e da aprendizagem significativa de Ausubel acrescida da visão crítica de Marco Antonio Moreira, na tentativa de viabilizar a utilização de aparatos experimentais com materiais de baixo custo como uma estratégia de ensino de Física que favoreça um processo de formação crítica, no qual o estudante atua como protagonista de seu próprio processo de aprendizagem.

Para tanto, foi elaborada uma sequência de ensino que tem como foco uma abordagem prático experimental investigativa para o estudo da refração da luz e que recorre a materiais simples e de baixo custo. Essa sequência, além da aproximação do estudante do conhecimento científico, tem a intencionalidade de promover seu envolvimento e, consequentemente, maior participação. Para tanto, pressupõe uma postura reflexiva do professor. Dessa forma, são levantados questionamentos que aproximem o cotidiano do estudante com a Física relacionada ao fenômeno de refração da luz e sugeridos três experimentos, um vídeo e um texto extraclasse para viabilizar uma discussão mais profunda sobre o tema. Cabe esclarecer que a sequência não pode ser aplicada devido ao período de suspensão das aulas presenciais em virtude da pandemia de COVID-19.

Palavras-chave: Ensino de Física. Aprendizagem significativa. Atividades experimentais. Ensino Investigativo. Refração da luz.

ABSTRACT

The scientific experimentation at high school physics classes has been recommended by physics researchers as well as by the Brazilian government.

However, the way this methodology is applied influences in its efficiency, causing its utilization to be questioned. Therefore, in this article we will analyze, through a literature review, which are the main tendencies for scientific experimentation as an educational practice nowadays. Accordingly, educational epistemologies are debated, hence, from our point of view, they adjust better at the actual application of scientific experimentation. To illustrate, we reference Ausubel and his perspective of investigative method and meaningful learning, as well as Marco Antônio Moreira’s critical view, while trying to enable the utilization of scientific experimentation with low-cost materials and a physics educational strategy that supports a process of critical thinking where the student acts as a protagonist of its own schooling process.

It´s presented an educational sequence focused in a practical, investigative, and experimental approach to the development of the light reflection knowledge, that only requires simple and low-cost materials. This sequence aims to promote involvement between the student and the scientific knowledge, pursuant to its absorption. Equally important is the teacher’s reflective position before the project. To conclude and raise debates that connect the students day-to-day to the physics behind light refraction, we suggest three experimentations, one video and an article, to enable a deeper discussion of the subject. Laying emphasis on the fact that the sequence exposed here cannot be applied, hence the suspension of classroom lessons due to covid-19 pandemic.

Keywords: Physics classes, Meaningful learning, Scientific experiments, Investigation methods, Light refraction.

SUMÁRIO

1 1 INTRODUÇÃO, p. 10 1.1 MOTIVAÇÃO, p. 10

1.2 PRINCIPAIS ASPECTOS DO ESTUDO, p. 11

2 A EXPERIMENTAÇÃO NO ENSINO DE FÍSICA: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA, p. 13

3 ENSINO POR INVESTIGAÇÃO: PRESSUPOSTOS TEÓRICOS, p. 19 4 APRENDIZAGEM: O ALUNO COMO PROTAGONISTA, p. 24

4.1 TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA: AUSUBEL, p. 24 4.2 TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA CRÍTICA, p. 33

5 SEQUÊNCIA DE ENSINO POR INVESTIGAÇÃO – A REFRAÇÃO DA LUZ, p. 40 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS, p. 45

7 OBRAS CITADAS, p. 47

8 OBRAS CONSULTADAS, p. 53 9 APÊNDICE, p. 62

9.1 EXPERIMENTO – REFRAÇÃO DA LUZ, p. 62

9.2 EXPERIMENTO – O EXPERIMENTO DA MOEDA, p. 63 9.3 EXPERIMENTO – AQUÁRIO DE AÇÚCAR, p. 63

10 ANEXO, p. 65

10.1 TEXTO: A REFRAÇÃO DA LUZ, MIRAGENS, FIBRAS ÓPTICAS, DIAMANTES – TUDO ISSO SE RELACIONA COM A REFRAÇÃO DA LUZ, p. 65

1 INTRODUÇÃO 1.1 MOTIVAÇÃO

Como estudante do Ensino Médio, vivenciei uma abordagem da Física sem relação com o dia a dia e, logo, percebi que o distanciamento entre a realidade dentro e fora da sala de aula torna mais difícil a compreensão da Física. Como bem colocam Bonadiman e Nonenmacher (2007, p. 196), “O que se observa é que, de um modo geral, nas escolas de nível médio, se aprende pouco da Física e, o que é pior, se aprende a não gostar dela”.

Como licenciando em Física, tive a oportunidade de conhecer várias recomendações para aproximar essas realidades, dentre as quais a experimentação.

“[...] Assim, se o objetivo da ciência é possibilitar que os estudantes construam uma imagem sobre a natureza da ciência, é necessário que as atividades experimentais estejam presentes no ideário pedagógico do professor” (ROSA; ROSA, 2010, p.3).

Há várias formas e propósitos para o uso da experimentação nos processos de ensino e de aprendizagem, como será descrito em capítulo posterior, contudo, acredito que a experimentação tem potencial para que os conhecimentos de Física se tornem mais próximos da realidade dos estudantes, contribuindo, consequentemente, para um aprendizado com mais significado para suas vidas.

Um problema geralmente encontrado nas instituições de ensino, melhor dizendo nas escolas públicas de Educação Básica, é a falta de estrutura e verba para o funcionamento de laboratórios didáticos, porém, isso pode ser contornado com a proposição de atividades experimentais no próprio espaço da sala de aula e com materiais de baixo custo (AVELAR et al, 2018; MOURA, 2013), sem perder, contudo, a qualidade nos resultados. Para tanto, os materiais necessários à produção são de fácil acesso e muitas vezes até mesmo recicláveis. Tais fatores tornam mais viável a produção dos experimentos, tanto por parte do próprio professor quanto da instituição de ensino.

Por acreditar que quando utilizada da maneira correta a experimentação tem um fator motivacional no estudante, optei por contemplá-la como objeto de estudo na minha monografia, entendendo que essa metodologia é dinâmica e tem potencial para confrontar o conhecimento prévio dos estudantes com o conceito científico, estimulando-os à efetiva participação, ou seja, ao protagonismo necessário ao processo de aprendizagem.

1.2 PRINCIPAIS ASPECTOS DA INVESTIGAÇÃO

Entendemos que não cabe mais questionar a importância das atividades experimentais no ensino de Física. Apesar de significativas reflexões sobre as formas de implementá-las junto aos estudantes, pelo menos desde meados do século passado, percebemos que há um consenso sobre sua relevância para a melhoria na qualidade dos processos de ensino e de aprendizagem, tanto nos resultados de pesquisa sobre este tema quanto em documentos oficiais do governo brasileiro.

Sendo assim, pautado, primeiramente, em um estudo teórico de revisão bibliográfica sobre atividades experimentais no ensino de Física, é nossa intenção responder a seguinte questão: Quais as principais orientações e recomendações para a exploração das atividades experimentais como estratégica didática potencializadora do protagonismo dos estudantes no processo de aprendizagem?

Dentre as contribuições para o uso de atividades experimentais como estratégia didática, reafirmamos, após a revisão bibliográfica sobre o assunto, a nossa percepção sobre o potencial daquelas que recorrem à problematização e contextualização dos conteúdos, ou seja, que se contrapõem “[...] as atividades de laboratório meramente reprodutivas e com caráter comprobatório [que] são pobres para se alcançar a relação desejada entre a teoria e o mundo concreto que o homem tem diante de si, no ensino de Ciências” (SILVA; MACHADO; TUNES¹, 2010 apud LAUXEN et al, 2017).

Como será possível perceber no Capítulo 2, esse tipo de abordagem didática dos conteúdos escolares de Física se aproxima do que tem sido denominado de Ensino por Investigação (EI) a partir do uso da experimentação.

Nesse sentido, se fez necessário, como etapa seguinte da investigação, um resgate dos principais pressupostos teóricos balizadores do EI, no qual foi levada em consideração a importância da contextualização e problematização. Conforme apresentado no Capítulo 3.

O resgate dos pressupostos teóricos, nos fez perceber que, dentre os epistemólogos que têm balizado as propostas de ensino de Física por investigação, a Teoria de Aprendizagem de David Ausubel, acrescida da perspectiva de Marco

1 SILVA, Roberto Ribeiro da.; MACHADO, Patrícia Fernandes Lootens; TUNES, Elizabeth.

Experimentar sem medo de errar. In: SANTOS, Wildson Luis Pires dos.; MALDANER, Otávio Aloisio (Org.). Ensino de química em foco. Ijuí: Ed. Unijuí, 2010. p. 231-261.

Antonio Moreira sobre a teoria de aprendizagem significativa crítica, é, a nosso ver, a que melhor se adequa aos objetivos desta investigação: Geral - Refletir sobre as atividades experimentais, com o uso de materiais de baixo custo, como potencializadoras do protagonismo dos estudantes nos processos de ensino e de aprendizagem da Física escolar; Específico: Propor uma sequência de ensino por investigação para o estudo do fenômeno da refração da luz, com ênfase em atividades experimentais balizadas pelo uso de aparatos que podem ser construídos com materiais de baixo custo e de fácil aquisição.

Desse modo, no Capítulo 4 são abordados os principais aspectos dos pressupostos da teoria de aprendizagem significativa associados à teoria significativa crítica e seus desdobramentos no ensino de Física por investigação com ênfase na experimentação.

A partir do conteúdo mencionado anteriormente, é apresentada no Capítulo 5 uma sequência de ensino investigativa e experimental sobre o tema refração da luz. Dessa forma, buscaremos a partir da experimentação aproximar o estudante do

“fazer ciência" na tentativa de torná-lo protagonista na construção de seu próprio conhecimento e dessa maneira contribuir para uma postura mais crítica do mesmo.

O Capítulo 6 refere-se a um resgate da intencionalidade que permeou este estudo, por meio da análise de resposta à questão balizadora e do alcance dos objetivos, bem como da nossa perspectiva da continuidade do estudo.

Por fim, além das listas de Obras Citadas e Consultadas, são apresentadas no Apêndice e Anexo sugestões de estratégias e recursos que compõem a sequência didática.

2 A EXPERIMENTAÇÃO NO ENSINO DE FÍSICA: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Apesar das recomendações advindas da pesquisa em Ensino de Física e Educação em Ciências e de diversos documentos oficiais do Ministério da Educação (MEC), ainda impera nas escolas a abordagem tradicional do conhecimento científico, com a utilização de aulas expositivas padronizadas, que têm seu foco em um monólogo feito pelo professor ou na leitura de um livro didático (SILVA FILHA;

SILVA; FREITAS, 2016). Em outras palavras, utiliza uma prática educacional única que ignora o principal sujeito no processo de ensino-aprendizagem, o estudante e, nesse sentido, não leva em conta sua vivência ou mesmo o contexto em que este está inserido. Sobre esse tipo de prática educativa, Borges (2002) aponta como consequência que: “O ensino tradicional de ciências, da escola primária aos cursos de graduação, tem se mostrado pouco eficaz, seja do ponto de vista dos estudantes e professores, quanto das expectativas da sociedade” (p. 292)”. Dito de outra maneira, há o engessamento das práticas de ensino, gerando um distanciamento entre o estudante e o que está sendo ensinado. Sendo assim, romper com esse engessamento torna-se necessário quando há a intenção de uma aprendizagem com significado para os estudantes. Entretanto, essa mudança de atitude frente ao processo de ensino exige, por parte do professor, o conhecimento de diferentes metodologias de ensino (BATISTA, 2005). Essas metodologias por sua vez vão de encontro com a ideia da educação tradicional, já que como defendem Silva e Rocha Filho (2010), “A materialização de cada epistemologia na atuação do professor é influenciada pelo contexto de cada época, que muda continuamente” (p. 1).

A experimentação em prol do protagonismo dos estudantes pode ser aplicada por meio de diferentes perspectivas metodológicas, conforme será descrito mais adiante. Para essa descrição, realizamos uma revisão bibliográfica, a fim de identificar, dentre os autores que defendem abordagens experimentais, as principais tendências e recomendações no processo de ensino-aprendizagem da Física escolar.

Dizer que a experimentação tem um papel unicamente de demonstrar algo que já foi apresentado anteriormente como teoria é uma visão muito simplista e comum entre a maioria dos estudantes e até mesmo entre os professores.

Entretanto, a experimentação tem um papel tanto teórico como prático, onde ambos são construídos juntamente (GALIAZZI; GONÇALVES, 2004).

Como evidenciam Silva e Rocha Filho (2010), a partir da análise de Galiazzi et al (2001)², “[...] o valor da experimentação na contemporaneidade tem seu foco ainda na construção da teoria resultante da prática [...]” (p. 905) e, sendo assim, deve ocorrer o entrelaçamento entre teoria e prática.

Em contraponto, Gaspar, Monteiro e Monteiro (2005) defendem a experimentação de maneira demonstrativa, levando em conta o papel ativo do professor junto ao estudante e tendo foco em uma melhor compreensão e aplicação dos conceitos estudados.

A demonstração experimental em sala de aula não é um recurso pedagógico autossuficiente nem uma atividade auto explicativa. Não basta apresentá-la, impressionar o aluno e colher o seu aplauso para que ele possa aprender os conceitos que motivaram a sua apresentação. É indispensável à participação ativa do professor – ele é o parceiro mais capaz, é quem domina o abstrato e pode extraí-lo do concreto (p. 4).

Borges (2002) acredita que o experimento não tem como foco apenas comprovar leis científicas e chegar aos resultados previstos. Apoiando-se no ensino investigativo e levando em conta as concepções prévias dos estudantes, defende uma preparação anterior e posterior às atividades. Para esse autor, a importância da experimentação nos processos de ensino e de aprendizagem não reside na ‘[...]

manipulação de objetos e artefatos concretos, e sim o envolvimento comprometido com a busca de respostas/soluções bem articuladas para as questões colocadas [...]

(p. 295).

Nessa perspectiva, a experimentação se contrapõe ao ensino tradicional, no sentido que a ação do estudante é vista como o foco das atividades, ou seja, a passividade diante da exposição do professor ou de textos no livro didático deve ser substituída pelo protagonismo dos alunos. Para tanto, suas concepções prévias e o contexto em que a aula será realizada deverão ser levados em consideração. Como bem coloca Borges (2002), uma visão reflexiva do professor em relação aos estudantes, à prática aplicada e suas próprias ações mostram-se essenciais tendo

2 GALIAZZI, Maria do Carmo et al. Objetivos das atividades experimentais no ensino médio: a pesquisa coletiva como modo de formação de professores de ciências. Ciência & Educação, v.7, n.2, p. 249-263, 2001.

em vista que “[...] o fato de um estudante realizar uma atividade adequadamente planejada não garante que ele aprenda aquilo que era pretendido” (p. 301). Desse modo, mostra-se relevante que a atividade experimental esteja contextualizada dentro dos conceitos que foram ou serão trabalhados, caso contrário essa metodologia se torna ineficaz e até mesmo confusa para a percepção do aluno sobre a “[...] relação entre o ensino ministrado em laboratório e o de sala de aula”

(BARBOSA; PAULO; RINALDI, 1999, p. 106).

A experimentação quando é contextualizada, planejada, focada nas concepções do estudante e aplicada por um professor reflexivo tem potencial para se tornar uma metodologia educacional capaz de proporcionar uma formação para a

“autonomia intelectual e pensamento crítico”, como propõem as Diretrizes Curriculares Nacionais (MEC, s/d, p.46).

Para tanto, os saberes disciplinares que o professor deseja ensinar em sala de aula, devem se relacionar com as vivências experienciais do estudante com os conteúdos atrelados a esses saberes. Nas palavras de Ricardo e Freire (2007),

[...] os conteúdos e as práticas deveriam ser tais que os alunos percebessem que os saberes escolares podem auxiliá-los a compreender sua realidade vivida e não apenas para serem aplicados em resolução de exercícios idealizados e que têm sentido e validade tão somente na sala de aula (p.259).

Geralmente, a correlação entre as explicações dos alunos e a científica é fraca, uma vez que estas contam apenas com concepções vindas do senso comum para justificar acontecimentos cotidianos. Nesse ponto é necessário transformar um problema científico em um problema capaz de ser vivenciado pelo aluno, fazendo do estudante um elemento ativo em sala de aula. Em relação a essa questão, Elio Carlos Ricardo (2010) considera que “[...] um ensino de Ciências totalmente desarticulado do mundo vivencial do aluno acaba gerando a sensação de impossibilidade de interpretar esse mundo. Quando isso ocorre, permanecem as explicações do senso comum e os mitos” (p. 36). Nesse sentido, Ricardo e Freire (2007) evidenciam que:

[...] a pertinência dos saberes escolares, em particular da física, não é tão óbvia. [...] não se sustenta por si mesma e, se não promover uma aproximação entre o aluno e sua realidade vivida, desaparece no momento em que as situações escolares idealizadas acabem, fazendo com que os

alunos permaneçam com uma física para os exames e provas (a física escolar), e uma "física" para as suas relações com o mundo e com os outros (p. 261).

No que se refere às atividades experimentais, Rosito³ (2003 apud PEREIRA;

MOREIRA, 2017) esclarece que na sua percepção as boas atividades experimentais são aquelas que

[...] se fundamentam na solução de problemas, envolvendo questões da realidade dos alunos, que possam ser submetidas a conflitos cognitivos.

Desta forma, o ensino de Ciências, integrando teoria e prática, poderá proporcionar uma visão das ciências como uma atividade complexa, construída socialmente, em que não existe um método universal para solução de todos os problemas, mas uma atividade dinâmica, interativa, uma constante interação de pensamento e ação.

Assim, apesar das diferentes possibilidades de exploração das atividades experimentais no ensino de Física no nível Médio da Educação Básica, Araújo e Abib (2003) constataram que, de um modo geral, há uma unanimidade dentre os autores defensores dessa estratégia didática, que a eficiência das mesmas reside em dois aspectos fundamentais:

a) Capacidade de estimular a participação ativa dos estudantes, despertando sua curiosidade e interesse, favorecendo um efetivo envolvimento com sua aprendizagem; b) Tendência em propiciar a construção de um ambiente motivador, agradável, estimulante e rico em situações novas e desafiadoras que, quando bem empregadas, aumentam a probabilidade de que sejam elaborados conhecimentos e sejam desenvolvidas habilidades, atitudes e competências relacionadas ao fazer e entender a Ciência (p. 190-191).

Além disso, contextualização e a problematização têm se mostrado essenciais no processo de ensino aprendizagem, como pode ser observado na crítica apresentada nos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio, transcrita a seguir.

Conhecimentos selecionados a priori tendem a se perpetuar nos rituais escolares, sem passar pela crítica e reflexão dos docentes, tornando-se, desta forma, um acervo de conhecimentos quase sempre esquecidos ou

3 ROSITO, Berenice Alvares. O ensino de ciências e a experimentação. In: MORAES, Roque (Org.).

Construtivismo e Ensino de Ciências: reflexões epistemológicas e metodológicas. Porto Alegre: EDI- PUCRS. 2. ed. 2003. p.195-208.

que não se consegue aplicar, por se desconhecer suas relações com o real (MEC, 2000, p.22).

Mas qual é o significado atribuído à contextualização no ensino de Física? A contextualização é uma importante estratégia de ensino que tem como objetivo contribuir para a formação de estudantes críticos e capazes de compreender, identificar e até mesmo utilizar os conhecimentos científicos em seu dia a dia (WARTHA; FALJONI-ALÁRIO, 2005).

As pesquisas em ensino de ciências apontam um papel motivador e facilitador da contextualização uma vez que esta aproxima os conhecimentos que o professor deseja aplicar à realidade do estudante (SILVA et al, 2009). Entretanto, existem outras motivações para sua utilização, dentre as quais, a apresentada por Wartha e Faljoni- Alário (2005). Para esses autores, a contextualização, além de aproximar o cotidiano com a sala de aula, é responsável por “[...] desenvolver atitudes e valores que propiciem a discussão das questões ambientais, econômicas, éticas e sociais” (p. 2). Em outras palavras, contextualizar vai além da exemplificação, sendo assim, uma postura diante o ensino que constrói significados para os conhecimentos a partir dos contextos em que estão sendo inseridos, já que como sinaliza Mello (2015), “[...] de nada adianta o professor dar uma aula completamente desvinculada da realidade, cheia de fórmulas e conceitos abstratos e, para simplificar ou torná-la menos chata, exemplificar” (p. 4).

Assim, torna-se perceptível que:

Contextualizar o conhecimento no seu próprio processo de produção é criar condições para que o aluno experimente a curiosidade, o encantamento da descoberta e a satisfação de construir o conhecimento com autonomia construírem uma visão de mundo e um projeto com identidade própria (WARTHA;FALJONI-ALARIO, 2005, p. 3).

De acordo com Elio Carlos Ricardo (2010), a contextualização pode ser dividida em três enfoques distintos. O primeiro deles é associado com a vida pessoal e cotidiana do estudante, no qual está inserido e que servirão de elemento motivador e darão sentido ao aprendizado de ciências na escola. O segundo enfoque tem relação com o contexto sócio histórico em que esse aluno se encontra, levando em conta toda a sua complexidade, possibilitando assim, “[...] inserir contextualização no campo epistemológico ao considerar que a escola teria também o papel de

proporcionar aos alunos a capacidade de abstração e de entender a relação entre um modelo teórico e a realidade” (RICARDO, 2010, p.32). O último enfoque está entrelaçado aos dois anteriores e se relaciona com o fenômeno de Transposição Didática. Esse, por sua vez, evidencia que os conhecimentos científicos e as disciplinas escolares não são idênticos entre si. Sendo assim, os saberes aplicados em sala de aula são uma parte modificada dos saberes científicos, levando-se em conta, como bem coloca Mello (2015), que: “A física escolar, por exemplo, não se confunde com a física ciência, mas é uma parte dela, acrescida daquilo que a física ciência não tem: um pressuposto sobre como se ensina e se aprende física” (p. 2,) e, sendo assim, “[...] o contexto original de produção da ciência física não é o mesmo da física escolar” (RICARDO, 2010, p.32). Dito de outra maneira, esse terceiro enfoque está inserido no processo de construção e transformação do conhecimento até a sua aplicação em sala de aula (RICARDO, 2010; MELLO, 2015).

Do ponto de vista da experimentação, é necessário que o professor considere a relação do aluno com as situações-problemas propostas, conduzindo assim suas aulas experimentais de forma contrária à tradicional e tornando o estudante um ser ativo na construção do seu próprio conhecimento (FERREIRA;

HARTWIG; OLIVEIRA, 2010). Nas palavras de Guimarães et al (2018),

[...] é necessário pensarmos a experimentação além da aplicação de uma

‘receita’, com um relatório fechado e com um resultado esperado. Devemos ter em mente que nossos estudantes poderão confirmar, ampliar e modificar sua própria visão de mundo a partir do desenvolvimento de posturas investigativas e mediação docente (p. 1165).

Desse modo, a experimentação deve ser planejada a partir da vivência do estudante e dentro dos contextos que o professor deseja trabalhar em sala de aula.

Deve ser levada em conta também a autonomia do estudante juntamente com a tomada de decisões e as relações entre as diversas áreas do conhecimento. Assim, a experimentação se torna uma ferramenta capaz não apenas de desenvolver o conhecimento científico como também integrar outros conhecimentos pessoais, cotidianos e sociais presentes na vida do estudante (LUCA; PINO, 2016; GALLIAZI;

GONÇALVES, 2004).

3 ENSINO POR INVESTIGAÇÃO: PRESSUPOSTOS TEÓRICOS

O ensino de Física muitas vezes tem sido realizado com ênfase no formalismo matemático, sem conexão com aspectos do dia a dia e pela exposição do professor que, nessa perspectiva, é o principal sujeito em sala de aula. Esses fatores colaboram para a visão da maioria dos estudantes de que a Física é uma disciplina difícil e sem sentido (BONADIMAN; NONENMACHER, 2007; RICARDO, 2010). Nas palavras de Ricardo (2010),

Em muitos casos os alunos acabam por identificar uma ciência ativa, moderna, e que está presente no mundo real, todavia, distante e sem vínculos explícitos com uma física que só ‘funciona’ na escola. Não é por outra razão que os professores frequentemente apontam a falta de interesse e motivação dos alunos como um dos obstáculos para a aprendizagem (p.

29).

Nessa perspectiva, tem sido uma recomendação da pesquisa em Ensino de Física/Educação em Ciências um ensino que aproxime o saber científico da Física escolar atrelado ao contexto vivencial dos alunos. De tal modo, o ensino por investigação mostrou-se uma eficaz prática educativa uma vez que sua metodologia visa, como descrevem Brito e Fireman (2016), “[...] aproximar o aluno do ‘fazer ciência’ dos verdadeiros cientistas por meio da resolução de problemas reais com espaço e tempo para questionamentos, testes de hipóteses, trocas de informações e sistematização de ideias” (p. 1).

O ensino por investigação propõe ao estudante o papel de protagonismo no processo de construção do seu próprio conhecimento, desenvolvendo sua capacidade de solucionar problemas assim como a sua argumentação e habilidades cognitivas (OLIVEIRA, 2010; CAPECCHI; CARVALHO, 2000). Para tanto, na atividade de investigação é previsto que

[...] o aluno deve projetar e identificar algo interessante a ser resolvido, mas não deve dispor de procedimentos automáticos para chegar a uma solução mais ou menos imediata; a solução, na realidade, deve requerer do aluno um processo de reflexão e tomada de decisões sobre a sequência dos passos a seguir (OLIVEIRA, 2010, p. 150).

Assim, como evidencia Oliveira (2010), essas atividades não seguem roteiros fechados que limitam as possibilidades de debates e intervenções. Pelo

contrário, devem oferecer uma maior abertura em sua aplicação, permitindo que o estudante interaja com o tema em foco por diferentes formas e procedimentos como discussão, observação, resolução de problemas, entre outras. Além disso, essa prática educativa não depende de uma apresentação prévia dos conceitos abordados já que como explica Oliveira (2010), “[...] os conteúdos podem ser discutidos no próprio contexto da atividade, sempre em resposta aos questionamentos dos alunos e sua busca por explicações para os fenômenos” (p.

150). Dessa forma, os estudantes se sentirão mais instigados a questionar e procurar respostas para os fenômenos estudados, possibilitando assim os debates, as argumentações e as defesas de ideias em sala de aula. Para Capecchi e Carvalho (2000),

Os alunos devem conhecer esta faceta do conhecimento científico, identificando-o como o resultado de interações entre ideias diferentes, como réplica a outros enunciados e também sujeito a novas réplicas. Geralmente, a visão de Ciência que é veiculada na escola é aquela de um conhecimento estático, através da apresentação de teorias acabadas, inquestionáveis (p.

172).

A atividade investigativa exige do professor uma postura diferente da clássica. Enquanto no ensino tradicional o professor pré-determina as atividades que os estudantes deverão seguir como em um roteiro, no ensino por investigação o professor admite uma postura de mediador de situações, funcionando como um auxiliador e observador dos alunos na criação de hipóteses e na busca por soluções.

Desse modo, mostrando-se um elemento incentivador, questionador e esclarecedor durante os processos investigativos. Entretanto, cabe ao professor refletir sobre as melhores estratégias para abordar os temas com diferentes turmas, já que a sequência de ensino planejada afeta diretamente a compreensão do conteúdo desejado pelo estudante (BORGES, 2002; CARVALHO, 2010; CAMPOS; NIGRO, 1999). Sobre esse aspecto, Carvalho (2013) explica que a perspectiva

[...] sócio-interacionista apresenta a importância, em um processo de aprendizagem, da interação social com outros mais experientes nos usos das ferramentas intelectuais. A implicação deste fato para o ensino de Ciências é que as interações entre os alunos e principalmente entre professor e alunos devem levá-los à argumentação científica e à alfabetização científica (p. 5).

Outro fator de extrema importância na postura do professor diante dos estudantes é a linguagem científica. É necessário fazer uma transição da linguagem cotidiana para a linguagem científica, cabendo ao professor auxiliar na aproximação do estudante de palavras com significados cientificamente aceitos, agindo para que os alunos compreendam as palavras e seus significados, em contraposição à simples repetição sem sentido das mesmas (CARVALHO, 2013; SASSERON;

CARVALHO, 2011).

A aplicação das atividades investigativas, geralmente, é iniciada por um problema contextualizado que pode ser de natureza experimental ou teórica. O problema abordado deve impulsionar os estudantes a questionarem e argumentarem na busca por soluções. Assim sendo, o estudante tem a oportunidade de se aproximar do conteúdo a ser explorado e de assumir um papel ativo nos processos de ensino e de aprendizagem. Entretanto, é importante ressaltar, assim como explica Carvalho (2013), “[...] que não existe pretensão de dizer que os alunos vão pensar ou se comportar como cientistas, pois eles não têm nem idade, nem conhecimentos específicos e nem desenvoltura no uso das ferramentas científicas para tanto” (p. 6). Em outras palavras, a proposta da prática educacional investigativa é ampliar a cultura científica em um ambiente de autonomia para o estudante fazer exercício de suas habilidades de questionar, argumentar e de solucionar problemas. De acordo com a mesma autora, há a possibilidade de exploração de diferentes tipos de problemas. Os aplicados com mais frequência e que geram uma maior participação dos estudantes são os problemas experimentais, esses podem contar com pouca influência por parte dos professores e, consequentemente, trazem a necessidade de uma ação mais ativa dos estudantes ao manipularem experimentos. Na experimentação, o debate sobre o fenômeno observado também se coloca como uma etapa de suma importância em um processo de problematização (BORGES, 2002; CARVALHO, 2010, 2013), tanto quando é prevista a manipulação do aparato experimental pelos estudantes quanto pelo professor em decorrência de possíveis riscos ao estudante ou devido às especificidades do recurso experimental. Nessa perspectiva, o próprio docente manuseia o experimento no que é denominado pelos pesquisadores de demonstração investigativa, na qual o professor continua responsável pela participação dos estudantes durante a demonstração, instigando-os ao debate sobre

o fenômeno, tal como previstos nos problemas experimentais em que há manipulação pelos estudantes. Nas palavras de Carvalho (2010),

A demonstração deve mostrar não apenas o fenômeno em si, mas criar a oportunidade para a construção científica de um dado conceito conectado a esse fenômeno e esse é o primeiro grande cuidado que temos de tomar quando preparamos uma demonstração investigativa: estar consciente da epistemologia das ciências e saber diferenciar entre um fenômeno e o(s) conceito(s) que envolve(m) (p. 64).

Como já mencionado, o ensino investigativo não se restringe ao uso da experimentação, de maneira que o professor pode recorrer a recursos não- experimentais (vídeos, imagens, sons, entre outros) nas atividades com os estudantes, também, preveem a elaboração de hipóteses, o debate, a argumentação etc..., denominado por práticas investigativas com problemas não-experimentais (CARVALHO, 2013).

Independente do recurso (experimental ou não experimental) a ser usado na proposição da atividade investigativa, Carvalho (2013) alerta que há uma característica comum.

[...] qualquer que seja o tipo de problema escolhido ele deve seguir uma sequência de etapas visando dar oportunidade aos alunos de levantarem e testarem suas hipóteses, passarem da ação manipulativa à intelectual estruturando seu pensamento e apresentando argumentações discutidas com seus colegas e com o professor. No planejamento dessas atividades o problema e o material didático que dará suporte para resolvê-lo devem ser organizados simultaneamente, pois um depende intrinsecamente do outro (CARVALHO, 2013, p. 8).

Borges (2002), por meio da análise de Tamir (1991)⁴, expressa a existência de quatro categorias de aulas investigativas, também denominadas de graus de liberdade, em que são levados em consideração três aspectos na ação do professor e dos estudantes: o problema abordado, os procedimentos utilizados e as conclusões finais, evidenciando assim uma diferença entre problemas fechados e abertos. O grau zero de liberdade corresponde a um problema extremamente fechado, no qual, são fornecidos pelo professor ou texto didático: o problema a ser solucionado, os procedimentos necessários para a solução e a conclusão. Esse nível ainda é muito presente em muitas escolas, onde o aluno apenas segue um

4 TAMIR, P. Practical work at school: an analysis of current practice. In: WOOLNOUGH, B. (ed.) Practical Science. Milton Keynes: Open University Press, 1991.

roteiro para chegar a um resultado já pré-determinado, apenas confirmando a conclusão conhecida previamente. Dessa forma, como aponta Carvalho (2010)

“Parece lógico, para essa prática, que os alunos ‘cozinhem’ os dados” (p. 54) para chegar ao resultado esperado.

No “grau um” de liberdade, o problema e os procedimentos são apresentados pelo professor, cabendo aos estudantes apenas o desenvolvimento da conclusão. No “grau dois”, apenas a situação problema é fornecida pelo professor, tanto a definição dos procedimentos, quanto a busca por uma conclusão são desenvolvidas pelos alunos. Finalmente, no “grau três” – problema mais aberto possível – os estudantes são os responsáveis pelo desenvolvimento de todas as etapas: o problema, o processo e a conclusão (BORGES, 2002; CARVALHO, 2010).

A utilização de problemas mais abertos traz um grau de dificuldade maior para o estudante principalmente para formulá-los e compreendê-los. Essas atividades exigem tempo e um olhar reflexivo do professor, já que o estudante precisará passar várias vezes por essa etapa até ter uma visão mais clara do que deve ser feito, como bem coloca Borges (2002) quando afirma que “[...] ensinar e aprender a pensar criticamente é difícil e requer tempo” (p. 306).

Nas pesquisas em Ensino de Física, o ensino investigativo fundamenta-se nos pressupostos teóricos de diferentes epistemólogos (Piaget, Vygotsky, Bachelard, Ausubel, entre outros) (CARVALHO, 1992). Nesse sentido, nos antecipamos em colocar que a teoria de aprendizagem significativa crítica, baseada nos pressupostos ausubelianos (MOREIRA, 2000) é, a nosso ver, a que mais se aproxima das nossas pretensões futuras.

4 APRENDIZAGEM: O ALUNO COMO PROTAGONISTA 4.1 TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA: AUSUBEL

A aprendizagem significativa foi formulada inicialmente por David Ausubel e baseia-se na relação entre um novo conhecimento e os saberes já estabelecidos pelo estudante previamente. Nas palavras de Pivatto e Schuhmacher (2013), “[...] a ideia central de aprendizagem significativa é uma reorganização clara da estrutura cognitiva, isto é, um processo pelo qual uma nova informação se relaciona com um aspecto relevante na estrutura do conhecimento do estudante” (p. 197). Essa relação deve ocorrer de maneira não literal e não arbitrária, ou seja, deve ocorrer de uma maneira subjetiva, já que um conhecimento pode ser interpretado de diferentes maneiras e, sendo assim, o importante é a ideia da concepção e não a palavra que as define; os conhecimentos que interagem com os novos saberes são apenas os que se mostram relevantes para a aprendizagem, resultando desse modo, em uma aprendizagem com mais significado para os estudantes. Nessa perspectiva, essa teoria tem como foco a relação entre os novos conhecimentos e o que foi denominado por David Ausubel de subsunçores ou ideias âncora (MOREIRA, 2012;

AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN, 1980), de maneira que, conforme esclarecem Moreira, Caballero e Rodríguez (1997), “[...] o conhecimento prévio (a estrutura cognitiva do aprendiz) é a variável crucial para a aprendizagem significativa” (p. 2).

Todavia, torna-se relevante esclarecer que não convém apenas considerar os conhecimentos prévios como variáveis facilitadoras do processo de aprendizagem significativa, muitas vezes podem ser variáveis “bloqueadoras” do processo (MOREIRA, 2012). Por exemplo, o conceito de que no interior do olho humano existe uma estrutura que é caracterizada como uma lente convergente que faz com que se forme uma imagem invertida na retina pode ser dificultada a partir da ideia de que a visão obtida pelos alunos se apresenta direita e não invertida. A concepção prévia dos estudantes a partir de sua percepção pode se tornar um fator impeditivo caso essas ideias não sejam confrontadas.

A aprendizagem significativa está condicionada à utilização de materiais potencialmente significativos e a predisposição do estudante para aprender. Para tanto, em relação à primeira condição, os materiais devem se relacionar de maneira não literal e não arbitrária com os subsunçores presentes na estrutura cognitiva do

estudante, levando-se em conta, como bem enfatiza Moreira (2012), “[...] que o material só pode ser potencialmente significativo, não significativo: não existe livro significativo, nem aula significativa, nem problema significativo, [...], pois o significado está nas pessoas, não nos materiais” (p. 8), enquanto que na segunda condição “[...] o aprendiz deve querer relacionar os novos conhecimentos, de forma não arbitrária e não literal, a seus conhecimentos prévios” (IBID).

Subsunçor é um conhecimento específico presente na estrutura cognitiva do indivíduo que interage com os novos saberes a serem aprendidos. Essa ideia âncora depende das experiências vivenciadas pelo estudante uma vez que

O conhecimento prévio serve de matriz ideacional e organizacional para a incorporação, compreensão e fixação de novos conhecimentos quando estes ‘se ancoram’ em conhecimentos especificamente relevantes (subsunçores) preexistentes na estrutura cognitiva (MOREIRA;

CABALLERO; RODRÍGUEZ, 1997, p. 2).

O subsunçor, por sua vez, pode ser mais ou menos elaborado em termos de significados, porém, a interação com um novo conhecimento, possibilita uma modificação com a incorporação de novos significados. É um conhecimento dinâmico que pode evoluir e até mesmo regredir, sua abrangência e estabilidade depende diretamente das aprendizagens significativas do indivíduo (MOREIRA, 2000). Sobre esse processo, Pivatto e Schuhmacher (2013), ao tratarem da aprendizagem significativa, explicam que “[...] há uma mudança tanto na nova informação como nos subsunçores com a qual o novo conhecimento estabelece relação, sendo que o resultado dessa interação é a assimilação de significados” (p.

200).

Quando o novo conhecimento é integrado a partir de outro conhecimento relevante que já estava presente na estrutura cognitiva do estudante ocorre o que é denominado de assimilação, compreendida, nas palavras Pivatto e Schuhmacher (2013), partir da análise de Moreira e Masini (2001)⁵, “[...] como um relacionamento entre os aspectos relevantes, preexistentes da estrutura cognitiva, e tanto a nova informação como a preexistente são modificadas no processo” (p. 201).

5 MOREIRA, Marco Antonio; MASINI, Elcie. F. Salzano. Aprendizagem significativa: A teoria de David

Ausubel. São Paulo: Centauro, 2001.

A aprendizagem significativa pode ser diferenciada de três maneiras distintas a partir da teoria de assimilação: subordinada, superordenada e combinatória (AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN, 1980).

A aprendizagem significativa subordinada é caracterizada por uma relação de subordinação que ocorre entre a estrutura cognitiva que “[...] tende a organizar-se hierarquicamente em termos de nível de abstração, generalidade e inclusividade de seus conteúdos” (MOREIRA; CABALLERO; RODRÍGUEZ, 1997, p. 3) e os novos significados obtidos. Desse modo, os novos significados mostram-se hierarquicamente ligados aos conhecimentos prévios do estudante (MOREIRA;

CABALLERO; RODRÍGUEZ, 1997; PIVATTO; SCHUHMACHER, 2013). Esse tipo de aprendizagem pode ser correlativa ou derivativa. No primeiro caso o processo se dá quando a ampliação de significados dos conhecimentos já obtidos pelo estudante ocorre a partir da contribuição de um novo conhecimento. Nessa aprendizagem o novo conhecimento atua como extensão ou diferenciação dos subsunçores. Um exemplo é que ao aprender o conceito de visão fica clara a ideia de que esse fenômeno depende do fato do feixe luminoso chegar até o objeto e ser refletido para os olhos do observador. A partir desse conceito se torna mais próxima do estudante a ideia de que é impossível enxergar na ausência de luz, já que não haveria feixe luminoso para atingir o objeto e ser refletido. No segundo caso, o novo conhecimento atua como um exemplo de uma ideia âncora, essa ilustração atua como um suporte no processo de aprendizagem (AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN, 1980; MOREIRA, 2013).

A aprendizagem significativa superordenada consiste em um processo no qual um novo conhecimento começa a subordinar um subsunçor. Desse modo, as ideias âncora vão adquirindo cada vez mais significados a partir de novos conhecimentos. Um exemplo é quando pensamos no subsunçor espelho no estudo de óptica. A primeira ideia que o indivíduo tem é de um espelho plano, após algumas aulas serão apresentados os espelhos côncavos e depois convexos. Dessa forma, é possível observar que o subsunçor espelho que inicialmente refere-se ao espelho plano, incorpora mais significados onde são acrescentados os conceitos de espelhos côncavo e convexo (MOREIRA, 2012 e 2013).

A aprendizagem significativa combinatória, ao contrário das outras, não apresenta relação hierárquica entre o novo conhecimento e os conceitos já preexistentes na estrutura cognitiva do estudante. Essas informações encontram-se

no mesmo nível, sendo assim, “[...] a combinatória não é relacionável a nenhuma ideia particular da estrutura cognitiva” (PIVATTO; SCHUHMACHER, 2013, p. 201).

Ausubel destaca como um ponto importante na sua teoria da aprendizagem significativa a estrutura cognitiva, definindo-a como um agrupamento hierárquico de subsunçores relacionados entre si. Assim, depreendemos que a estrutura cognitiva se caracteriza por dois processos que ocorrem simultaneamente: a diferenciação progressiva e a reconciliação integradora (MOREIRA, 2012 e 2011).

A diferenciação progressiva ocorre quando o uso recorrente de um subsunçor, além de significado a novos conhecimentos, o mesmo subsunçor fornece novos significados. De acordo com Pivatto e Schuhmacher (2013), existe uma organização hierárquica, todavia, não rígida da estrutura cognitiva onde conceitos mais gerais encontram-se sobre os menos gerais. Segundo esses autores, “[...] a proposta é que ideias, proposições, mais gerais e inclusivas da matéria de ensino sejam abordadas no início do ensino e progressivamente diferenciadas, em termos de detalhes e especificidades, ao longo do processo” (IBID, p. 7). Desse modo, conforme os subsunçores ancoram novos conhecimentos essa interação acarreta na modificação do próprio subsunçor.

A diferenciação integrativa consiste na busca pelo que Pivatto e Schuhmacher (2013) chamam de “equilíbrio cognitivo”, ou seja, a procura por semelhanças ou diferenças entre os subsunçores, na tentativa de simplificar e reorganizar a estrutura cognitiva. Segundo esses autores, como princípio programático,a diferenciação integradora

[...] é o oposto da prática usual dos livros de texto de compartimentalizar conhecimentos em capítulos e subcapítulos; de acordo com esse princípio o ensino deve explorar, explicitamente, relações entre conhecimentos, indicando diferenças e similaridades, reconciliando inconsistências reais ou aparentes, integrando ou trocando ideias similares (IBID, p. 7).

Em outras palavras, esse processo consiste em integrar significados acabando com as diferenças aparentes entre os subsunçores da estrutura cognitiva.

Vale ressaltar novamente que ambos os processos ocorrem simultaneamente durante a aprendizagem significativa, como coloca em evidência Moreira (2012).

Quando aprendemos de maneira significativa temos que progressivamente diferenciar significados dos novos conhecimentos adquiridos a fim de perceber diferenças entre eles, mas é preciso também proceder a

reconciliação integradora. Se apenas diferenciarmos cada vez mais os significados, acabaremos por perceber tudo diferente. Se somente integrarmos os significados indefinidamente, terminaremos percebendo tudo igual (p. 40).

Por mais que esses processos sejam simultâneos, aparentemente são utilizados com frequências diferentes, onde a diferenciação progressiva está mais relacionada ao processo de aprendizagem significativa subordinada que ocorre com maior frequência, enquanto a reconciliação integradora encontra-se mais próxima da aprendizagem significativa superordenada.

Ao pensar a aprendizagem significativa e as formas como os significados são compreendidos pelos estudantes é possível listar três tipos de aprendizagem significativa. O primeiro e mais fundamental entre eles é a aprendizagem representacional, na qual há atribuição de significados a símbolos. Nas palavras de Moreira (2012), esse tipo de aprendizagem “[...] é a que ocorre quando símbolos arbitrários passam a representar, em significado, determinados objetos ou eventos em uma relação unívoca, quer dizer, o símbolo significa apenas o referente que representa” (p.16). Por exemplo, um indivíduo que utiliza óculos conhece a palavra lente (representada como um símbolo linguístico) que para ele significa apenas a lente que se encontra em seus óculos. Esse símbolo ainda não tem o conceito de lente sendo apenas uma representação de uma lente conhecida pelo sujeito.

O segundo tipo é a aprendizagem conceitual, cujas características mantêm proximidade com as da representacional, porém com uma visão mais geral dos conceitos. Tomando o exemplo anterior, na aprendizagem conceitual o símbolo lente pode ser visto a partir de diferentes formas levando em conta a peculiaridade de cada uma, entretanto, para construir o conceito de lente o aprendiz teve que representar a mesma de diferentes maneiras. Nesse sentido, a aprendizagem conceitual, de acordo com a definição de Moreira (2012), “[...] ocorre quando o sujeito percebe regularidades em eventos ou objetos, passa a representá-los por determinado símbolo e não mais depende de um referente concreto do evento ou objeto para dar significado a esse símbolo” (p. 16).

O terceiro tipo é a aprendizagem proposicional, que consiste em aprender novos significados em forma de proposição. Desse modo, seu objetivo é “[...] captar o significado que está além da soma dos significados das palavras ou conceitos que compõem a proposição” (MOREIRA, 2011, p. 5).

Ausubel apresenta em sua teoria fatores facilitadores de extrema importância no processo de aprendizagem significativa, denominando-os de organizadores prévios (MOREIRA, 2011 e 2012). Esses organizadores devem conectar o material de ensino aos subsunçores dos estudantes, além de atuarem como organizadores dos subsunçores de modo a aproximar a aprendizagem do indivíduo fornecendo mais significado aos conceitos abordados. Moreira (2012) explica que

Não há uma definição precisa do que sejam organizadores prévios, e nem poderia existir pois depende de cada caso. Seriam materiais introdutórios apresentados em um nível mais alto de generalidade e inclusividade, formulados de acordo com conhecimentos que o aluno tem, que fariam a ponte cognitiva entre estes conhecimentos e aqueles que aluno deveria ter para que o material fosse potencialmente significativo (p. 20).

Um exemplo útil para ilustrar a explicação citada acima refere-se à abordagem do conceito conservação da energia. Em um primeiro momento deveriam ser discutidas as concepções prévias que o estudante tem sobre energia, onde é observada, quais formas são conhecidas, como é definida em seu cotidiano.

Logo, como já explicado por Moreira não há uma forma específica de aplicar esse organizador, podendo ser por meio de um experimento, de um simulador, de um vídeo ou texto, desde que este propicie um diálogo com as ideias âncora do estudante e os conceitos a serem estudados.

Os mapas conceituais ou mapas de conceito encontram-se diretamente ligados à teoria de aprendizagem significativa, uma vez que esse conceito se apoia na teoria de David Ausubel e atua como uma estratégia de ensino e instrumento facilitador do processo de ensino-aprendizagem, podendo ser aplicado de diferentes maneiras e com diferentes finalidades (MOREIRA, 1998 e 2012; SILVA, LORENZETTI, 2018).

Desenvolvido inicialmente por Joseph Novak (1972), o mapeamento conceitual foi originado como um programa de pesquisa na Universidade de Cornell que tentava compreender o olhar que crianças tinham da ciência (SOUZA JUNIOR et al, 2017).

Mapas conceituais, de uma maneira geral, são definidos como

representações em forma de esquemas que relacionam conceitos (ou palavras) com outros conceitos para representá-los. Assim como explica Souza Junior et al (2017),

Os mapas conceituais são ferramentas gráficas para a organização e representação do conhecimento. Eles incluem conceitos, geralmente dentro de círculos ou quadros de alguma espécie, e relações entre conceitos, que são indicadas por linhas que os interligam. As palavras sobre essas linhas, que são palavras ou frases de ligação, especificam os relacionamentos entre dois conceitos (p. 4).

Esses mapas, como define Moreira (1998), são “diagramas de significados”, ou seja, diagramas que relacionam significados de maneira hierarquizada. Mapas conceituais não devem ser confundidos com organogramas ou diagramas de fluxo, uma vez que não apresentam uma sequência definida em uma única direção;

também não devem ser confundidos com mapas mentais livres, já que ao invés de não se preocupar com a hierarquia entre os conceitos, leva em conta as relações entre os mesmos, não os classificando e sim os relacionando hierarquicamente (MOREIRA, 1998; SOUZA JUNIOR et al, 2017).

O mapa conceitual, como explica Tavares (2007), atua como representação visual da estrutura do conhecimento em relação ao conteúdo em estudo, podendo ser compreendido como

[...] uma estrutura esquemática para representar um conjunto de conceitos imersos numa rede de proposições. Ele é considerado como um estruturador do conhecimento, na medida em que permite mostrar como o conhecimento sobre determinado assunto está organizado na estrutura cognitiva de seu autor, que assim pode visualizar e analisar a sua profundidade e a extensão (p. 72).

Dessa forma, fica evidente que não existe apenas um único mapa conceitual a ser considerado correto. Cada indivíduo, ao montar seu mapa de conceitos, deve determinar os conhecimentos que considera mais importantes, e sendo assim, é possível afirmar que mapas conceituais, tanto dos alunos como dos professores, têm significados pessoais. Nessa perspectiva, os mapas conceituais possibilitam uma visão mais clara da percepção do sujeito sobre determinado tema, de modo que como mapa conceitual hierárquico se coloca como um instrumento adequado para estruturar o conhecimento que está sendo construído pelo aprendiz, bem como uma forma de explicitar o conhecimento de um especialista (TAVARES, 2007, p.74), não sendo cabível a exigência pelo professor da apresentação de um mapa conceitual considerado “correto”, já que esta atitude vai ao encontro de uma aprendizagem mecânica, desconsiderando que os mapas de conceito estão em constante

mudança. Sobre esse possível equívoco é importante compreender, como bem coloca Moreira (1998), que a aprendizagem significativa pressupõe que “[...] a estrutura cognitiva está constantemente se reorganizando por diferenciação progressiva e reconciliação integrativa e, em consequência, mapas traçados hoje serão diferentes amanhã” (p. 8).

O mapa conceitual também pode ser visto como um instrumento de aproximação entre o indivíduo e o material estudado, uma vez que, quando é utilizado durante o processo de aprendizagem, viabiliza uma visão mais clara do estudante sobre determinado tema juntamente com suas dificuldades sobre os conceitos abordados. Ao perceber suas dificuldades, o aprendiz poderá procurar soluções para os problemas encontrados e depois retornar à construção de seu mapa, desenvolvendo a habilidade. De acordo com Tavares (2007), o aluno poderá

“[...] encontrar autonomamente o seu caminho no processo de aprendizagem” (p.

74), ou seja, o estudante consegue perceber as perguntas que devem ser feitas e que vão impulsionar a sua autonomia na aprendizagem, tendo um papel fundamental no “aprender a prender” (MOREIRA, 2000, p. 3).

Caso ele não consiga encontrar as respostas nas consultas ao material instrucional, ele ainda assim terá conseguido ter clareza sobre as suas perguntas, e desse modo já terá encaminhado a sua aprendizagem de maneira conveniente e segura. Pois quando se tem clareza das perguntas, ou das dúvidas, é mais fácil procurar ajuda de pessoas mais experientes (TAVARES, 2007, p. 74).

Como já esclarecido anteriormente, os mapas conceituais podem ser aplicados de diversas maneiras e com diferentes finalidades. Levando isso em conta se mostra importante destacar algumas maneiras sobre como utilizar os mapas conceituais e as finalidades em cada uma delas. Entre as formas estão a análise do currículo, o recurso de aprendizagem e o meio de avaliação (MOREIRA, 1998;

SILVA; LORENZETTI, 2018).

O mapa conceitual apresenta-se como uma ferramenta na análise curricular uma vez que pode conter conceitos gerais e inclusivos no caso na organização de um conteúdo que, por exemplo, será compartilhado por um longo período de tempo ou mais específicos e pouco inclusivos como na seleção dos materiais que serão utilizados em sala de aula. Em outras palavras,

Isso quer dizer que mapas conceituais podem ser importantes mecanismos para focalizar a atenção do planejador de currículo na distinção entre o conteúdo curricular e conteúdo instrumental, ou seja, entre o conteúdo que se espera que seja aprendido e aquele que serve de veículo para a aprendizagem (MOREIRA, 1998, p. 3).

Assim, fica evidente que os mapas conceituais são úteis na análise da estruturação do conhecimento e, consequentemente, em uma análise curricular.

Quando os mapas conceituais são utilizados pelos estudantes de modo que ocorram os processos de diferenciação progressiva e de reconciliação integradora na análise de conceitos e de materiais potencialmente significativos, é possível afirmar que o mapa de conceitos está funcionando como um recurso de aprendizagem (MOREIRA, 1998). Nessa perspectiva, torna-se importante evidenciar a proposição de Moreira (1998) sobre a melhor maneira de utilização dos mapas conceituais como recurso de aprendizagem, uma vez que para este autor “[...] é preferível usá-los quando os alunos já têm uma certa familiaridade com o assunto, de modo que sejam potencialmente significativos e permitam a integração, reconciliação e diferenciação de significados de conceitos” (p. 5).

A utilização dos mapas conceituais como instrumentos de avaliação da aprendizagem tem como princípio obter informações de como o estudante organiza os conceitos relacionados a um determinado conhecimento. Sendo assim, tornam-se mais úteis para processos avaliativos qualitativos e que visam auxiliar a aprendizagem do indivíduo. Recorrendo à explicação de Moreira (1998), essa forma é “[...] basicamente de uma técnica não tradicional de avaliação que busca informações sobre os significados e relações significativas entre conceitos-chave da matéria de ensino segundo o ponto de vista do aluno” (p. 5).

Souza Junior et al (2017) defendem, a partir das ideias de Turns, Atman e Adams (2000)⁶, que os mapas conceituais dos estudantes podem ser avaliados de duas maneiras, conforme exposto a seguir.

a) Através da análise individual do mapa conceitual construído pelo aluno, verificando características como, por exemplo, o número de conceitos representados, o número de ligações entre conceitos, o número de ligações cruzadas, o número de níveis hierárquicos e o número de exemplos citados;

b) Através da comparação do mapa do aluno com um mapa desenvolvido por um especialista (p. 5).

6 TURNS, Jennifer; ATMAN, Cynthia J.; ADAMS, Robin. Concept maps for engineering education: a cognitively motivated tool supporting varied assessment functions. IEEE Transactions on Education, v.

43, n. 2), 2000, p. 164-173.