Concepções prévias no ensino de física: uma revisão de periódicos científicos brasileiros entre 1980 e 2011

## Concepções prévias no ensino de física: uma revisão de periódicos científicos brasileiros entre 1980 e 2011.

## Preconceptions in physics education: a review of brasilian scientific journals between 1980 and 2011.

Guilherme Stecca Marcom 1 , Prof. Dr. Jorge Megid Neto 2

1 Universidade Estadual de Campinas /Instituto de Física Gleb Watagin, gui.marcom@gmail.com 2 Universidade Estadual de Campinas/DEPAC/Faculdade de Educação, megid@unicamp.br

## Resumo

No âmbito da pesquisa brasileira em Educação em Ciências, estudos na área de concepções prévias (espontâneas, intuitivas, alternativas entre outras denominações) vêm se desenvolvendo desde a década de 1970, tornando-se umas das principais linhas de pesquisas nesse campo. Essa pesquisa teve como objetivo identificar as principais concepções prévias encontradas no contexto do ensino de física. Foram consultados cinco periódicos brasileiros: Ciência & Educação; Investigações em Ensino de Ciências; Caderno Brasileiro/Catarinense de Ensino de Física; Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências; e Revista Brasileira de Ensino de Física. De um universo de aproximadamente 300 números de periódicos, foram selecionados 33 artigos que abordaram concepções prévias em física. Para a identificação das concepções prévias os artigos selecionados foram fichados a partir de um conjunto de descritores a fim de proporcionar uma melhor análise dos resultados. Notamos um conjunto diversificado de conteúdos investigados sobre física, sendo que os que tiveram maior número de pesquisas foram os conteúdos de Mecânica, Eletricidade e Óptica. Concluiu-se que as principais concepções prévias encontradas estão associadas a problemas do cotidiano das pessoas, por exemplo, a associação de força e movimento na mecânica; que não há diferença entre calor e temperatura na termodinâmica; que o feixe de luz percorre uma distância finita em óptica; ou que a corrente elétrica não se conserva em eletricidade. Além disso, algumas pesquisas ressaltam a importância de se associar ao estudo das concepções prévias um trabalho que envolva a abordagem das controvérsias que estão ligadas à utilização da História e Filosofia da Ciência. Neste caso, tais pesquisas ainda seguem a linha da Teoria da Mudança Conceitual proposta por Posner et al. (1982). Estudos que associam o desenvolvimento das concepções prévias dos estudantes numa perspectiva da teoria do Perfil Conceitual (MORTIMER, 2000) ainda não foram encontrados no conjunto dos artigos selecionados.

Palavras-chave : Concepções Prévias, Ensino, Física, Estado da Arte.

## Abstract

On Brazilian research in Science Education, studies in the area of previous conceptions (spontaneous, intuitive, alternative conception) have been developing since the 1970s, becoming one of the main lines of research in this field. This research aimed to identify which are the main preconceptions found in the context of teaching physics. We consulted five Brazilian journals: Ciência & Educação; Investigações em Ensino de Ciências, Caderno Brasileiro/Catarinense de Ensino de Física; Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências; Revista Brasileira de Ensino de Física. From a universe of approximately 300 numbers of periodicals, we selected 33 articles that addressed preconceptions in physics. For the identification of the articles prior knowledge been blacklisted selected from a set of descriptors in order to provide a better analysis of the results. We note a diverse set of content studied physics, and those who had more research were the contents of Mechanics, Electricity and Optics. It was concluded that the main preconceptions problems encountered are related to the daily life, for example, the combination of mechanical force and motion in, that there is no difference between heat and temperature in thermodynamics, that the beam traverses a finite distance in optics, or the electric current is not conserved in electricity. In addition, some studies emphasize the importance of combining the study of previous conceptions work involving the approach of the controversies that are associated with the use of History and Philosophy of Science. In this case, such research still follow the line of the Theory of Conceptual Change proposed by Posner et al. (1982). Studies involving the development of students' preconceptions perspective of the theory of Conceptual Profile (MORTIMER, 2000) have not been found in all the selected articles.

Keywords : Preconception, Education, Physics, State of the Art.

## Introdução e Teoria

Esse trabalho teve como base os dados obtidos de uma pesquisa do tipo estado da arte, com o objetivo de identificar as principais concepções prévias encontradas no campo da Física, segundo pesquisas apresentadas em artigos publicados em periódicos brasileiros no período de 1980 a 2011. O trabalho que se seguiu após o levantamento dessas concepções teve como objetivo principal verificar com em alguns desses trabalhos as concepções são trabalhadas visando o desenvolvimento conceitual dos estudantes investigados..

## Concepções Prévias

No âmbito da Educação em Ciências, os estudos sobre concepções prévias vêm se desenvolvendo desde final dos anos de 1970, tornando-se uma das principais linhas de pesquisa em Educação em Ciências/Física (MEGID NETO, 2007). As concepções prévias/espontâneas/alternativas/intuitivas são tratadas pelos autores como sendo fruto do senso comum, das experiências cotidianas das pessoas, ou mesmo fruto de seu processo de escolarização. São utilizadas para

explicar os fenômenos da natureza, mas muitas vezes essas concepções não estão de acordo com os conceitos científicos vigentes.

Apesar disso muitos autores trabalham com a ideia de que tais concepções não podem ser simplesmente abandonadas pelos educadores. Segundo Mortimer (1996), as ideias prévias desempenham um papel importante no processo de aprendizagem, podendo ser trabalhadas de várias maneiras.

Para alguns autores tais ideias ou conceitos prévios devem ser modificados por completo durante o processo de ensino-aprendizagem escolar, buscando-se que o estudante abandone tais conceitos prévios e passe a incorporar as concepções científicas, consideradas mais corretas ou mais evoluídas. Esse processo é conhecido por Mudança Conceitual, e foi proposto inicialmente por Posner e colaboradores (1982) na tentativa de melhorar o ensino de ciências.

Já outros autores acreditam que as concepções devam ser mantidas no processo de ensino-aprendizagem e de formação dos indivíduos, enquanto novas ideias possam ser adquiridas a fim de que as concepções presentes no pensamento do estudante possam se aproximar dos conceitos científicos. Nesse caso, as duas ideias (concepção prévia e conceito científico) poderiam ser utilizadas pelo estudante de acordo com a situação que se lhe apresentar, sem haver necessidade do abandono das concepções de senso comum e sem hierarquizar uma concepção em relação à outra. Esse processo é conhecido como a Noção de Perfil Conceitual (Mortimer, 2000).

No processo de desenvolvimento das concepções prévias dos estudantes, a História e Filosofia da Ciência (HFC) tem papel de grande importância. Autores como Cohen (1950) e Matthews (1995) defendem a utilização da HFC no ensino de ciências como uma maneira de humanizar as ciências da natureza e aproximá-las dos interesses pessoais, éticos, políticos e culturais de uma comunidade (MATTHEWS, 1995). Tais reflexões seriam necessárias para a assimilação de uma determinada concepção ou desestabilização de outra, mostrando assim que os conceitos científicos são provisórios e não definitivos.

## Pesquisa do tipo 'Estado da Arte'

As pesquisas do tipo Estado da Arte, segundo autores como Megid Neto (1999) e Ferreira (2002), dedicam-se ao estudo de um conjunto determinado de pesquisas, que reúne uma área, um tema de interesse e relevância, ou ainda um campo de estudo especifico; analisam, em um determinado período, as características da evolução histórica, tendências temáticas e metodológicas, os principais resultados das investigações, problemas e limitações, as lacunas e áreas não exploradas, dentre muitos outros aspectos que devem ser objetos de análise em relação à produção acadêmica em uma determinada área de pesquisa. São pesquisas descritivo-explicativas com base na análise de documentos, pois intencionam, num primeiro momento, identificar, descrever e explicar determinados fatos ou fenômenos, e em segundo momento, estabelecer a compreensão sobre o significado dessa produção no contexto da área de pesquisa. A partir dessas pesquisas pode-se confeccionar um catálogo ou um texto descritivo-explicativo com o intuito de facilitar a procura de teses e artigos a respeito de uma determinada área ou tema.

## Metodologia

Este trabalho consiste de uma pesquisa do tipo 'estado da arte' e teve por objetivo identificar as concepções de estudantes, professores ou população não escolar com respeito a temas e conteúdos de Física tratadas em pesquisas publicadas em periódicos brasileiros da área de Educação em Ciências. A partir dessa identificação, interessou-nos investigar a seguinte questão: como são tratadas nesses artigos as controvérsias entre as concepções do público investigado e as concepções científicas? O critério de seleção dos periódicos e artigos foi, num primeiro momento, a possibilidade de download gratuito do texto completo dos artigos. os números dos periódicos selecionados foram aqueles produzidos a partir de 1981 até 2011, ou os que tiveram a primeira publicação nesse período.

Com base nesses critérios, os periódicos selecionados foram: Ciência & Educação (C&E), Investigações em Ensino de Ciências (IENCI), Caderno Brasileiro/Catarinense de Ensino de Física (CBEF), Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências (RBPEC) e Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF).

Optamos, para uma maior segurança na coleta de dados, não realizar busca bibliográfica por intermédio de palavras-chave, e sim ler os títulos dos artigos nos sumários de cada número de periódico e identificar se o trabalho abrangia estudos sobre concepções prévias (espontâneas, alternativas, intuitivas entre outras denominações) de estudantes, professores ou público não escolar relacionadas a temas e conteúdos do campo da física. Quando necessário, líamos também o resumo do artigo para dirimir alguma dúvida. Após a seleção dos artigos, os textos completos dos artigos foram lidos e fichados a partir dos seguintes descritores: Nome do Artigo, Ano de Publicação, Autores, Objetivos do Trabalho, Metodologia Aplicada, População Envolvida, Instrumentos de Coleta de Dados, Concepções Prévias Identificadas e Conclusões do Trabalho.

## Dados e Resultados:

Foram analisados cerca de 300 números publicados pelas cinco revistas selecionadas, no período de 32 anos entre 1980 e 2011. Identificamos 33 artigos sobre concepções prévias no campo da Física. Para uma melhor análise desse universo de pesquisa foi produzida uma Tabela 1, que trás consigo a quantidade de artigos selecionados por periódico, o número total de volumes verificados, além do primeiro ano em que um artigo sobre concepções prévias foi localizado em cada periódico.

Tabela 1 - Artigos sobre concepções prévias em Física publicados em periódicos brasileiros no período 1980-2011

Tabela 2 - Número total de artigos sobre concepções prévias em função da década de publicação em cinco periódicos brasileiros.

Pode-se observar da Tabela 1 que os primeiros artigos a serem publicados foram na década de 1980, período no qual as pesquisas sobre concepções prévias se iniciaram no Brasil, após desenvolvimento na Europa em meados da década de 1970. Essas pesquisas sobre concepções espontâneas perduram até os dias de hoje no país e fora dele, pois dos artigos selecionados encontramos pesquisas realizadas em universidades da Argentina, Espanha e Portugal.

Observamos também uma concentração maior de artigos publicados no Caderno Brasileiro de Ensino de Física e Investigações em Ensino de Ciências, proporcionalmente ao total de números consultados em cada periódico. Outra tendência observada está relacionada ao período no qual as pesquisas sobre concepções prévias se intensificaram. A Tabela 2 mostra essa tendência.

A tabela 2 mostra que embora as pesquisas sobre concepções prévias tenham se iniciado na década de 1980, os trabalhos nesse campo só se intensificaram a partir dos anos 2000.

Seguindo com os resultados obtidos na análise dos artigos, observamos que dentre os 33 artigos encontrados os conteúdos físicos pesquisados pelos autores incidiram nas áreas de Mecânica, Eletricidade, Termodinâmica, Óptica, Física Moderna, Astronomia, Ciências Gerais, Geociências e Estrutura da Matéria. O gráfico abaixo mostra a disposição desses conteúdos nos artigos selecionados.

Gráfico 1 - Número de artigos selecionados por conteúdo físico.

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O gráfico 1 mostra que o dentre todos os artigos selecionados existe um predomínio acentuado dos conteúdos de Mecânica seguido de Eletricidade e Óptica. Dentre os conteúdos de Mecânica um dos temas que mais geraram pesquisas dentre os artigos selecionados, em 10 dos 13 artigos, foram os que tratam das concepções prévias ligadas ao conceito de força e movimento.

Apresentamos no Quadro 1 as principais concepções prévias encontradas em Mecânica.

## Quadro 1 - Principais Concepções Prévias em Mecânica.

- . Existe uma força que atua nos corpos durante os diversos tipos de lançamentos que tem a mesma direção e sentido do movimento, essa força é responsável pelo movimento dos corpos.
- . A força que atua sobre um corpo é diretamente proporcional a sua velocidade, portanto a força depende da velocidade.
- . Não observam que os corpos se movem com a mesma velocidade caso não haja resistências.
- . A velocidade de um corpo está associada a sua massa.
- . No lançamento horizontal existe uma força na direção horizontal, já no lançamento oblíquo existe uma força que segue o movimento do projétil, que percorre a tangente da trajetória.
- . Num lançamento vertical uma força variável para cima contrária a força peso faz com que o corpo suba, enquanto a força para cima for maior que a força peso.
- . A atmosfera é essencial para que haja gravidade, numa sala fechada sem ar, os corpos flutuarão como se não houvesse gravidade.
- . A gravidade é uma propriedade dos corpos, o corpo mais pesado leva menos tempo para cair, do que o corpo mais leve.

Observamos no Quadro 1 que a maior parte das concepções apresentadas pode gerar certa controvérsia entre a concepção científica e a concepção prévia, por exemplo: o fato de a força estar associado a sua velocidade e novamente à questão da existência de uma força no mesmo sentido do movimento, que atua ao longo de um lançamento.

Ao longo de séculos essa ideia aristotélica de Mecânica perdurou como paradigma cientifico (KUHN, 2009), só após o surgimento da mecânica newtoniana esse pensamento foi substituído. Essa substituição gerou uma nova concepção de ciência e, como consequência, a antiga concepção foi considerada ultrapassada.

Tendo em vista essa abordagem utilizada de tratar as concepções prévias como concepções equivocadas ou erradas, uma questão que surgiu foi de qual método mais utilizado pelos pesquisadores para se trabalhar com elas. A partir de uma análise dos artigos com um enfoque na metodologia utilizada observou que os trabalhos em cima das concepções prévias estavam voltados para a superação dessas concepções, sem que houvesse uma discussão sobre a validade de cada concepção. O trabalho metodológico se desenvolvia a partir de uma série de atividades que mostravam aos alunos os acertos da concepção científica atual e os equívocos das concepções prévias.

- O que se observa nas conclusões dos artigos é o fato de que algumas concepções prévias em Mecânica ainda se mantiveram. Os autores creditam essa manutenção ao fato de os alunos terem dificuldades na abstração de algumas variáveis como, por exemplo, o ar no lançamento de corpos.

Tendo em vista os resultados observados nos artigos que tratavam de conteúdos de Mecânica, uma alternativa para a melhoria dos resultados com a superação das concepções prévias seria a inclusão de uma discussão das controvérsias que existem entre a concepção prévia do aluno e a concepção científica que está sendo transmitida. Trabalhar com História e Filosofia da Ciência no contexto das concepções prévias dos alunos poderia facilitar o processo de desenvolvimento dos conhecimentos dos alunos, uma vez que essa abordagem das controvérsias científicas possibilita o reconhecimento da ciência, pelo aluno, como uma atividade humana suscetível a erros e conflitos, além da percepção do caráter provisório de uma teoria (OKI e MORADILLO, 2008). Esse reconhecimento da ciência como uma atividade humana e cujas teorias e conceitos são provisórias poderia ser utilizado para mostrar aos alunos a validade de uma concepção ou outra, de tal modo que isso possa produzir uma reflexão sobre sua concepção prévia que facilitaria no processo de assimilação da nova concepção.

## Considerações Finais

Esse trabalho consistiu de uma revisão bibliográfica dos periódicos nacionais da área de Educação em Ciências a fim de identificar quais eram as principais concepções prévias encontradas no Ensino de Física. Observou-se um aumento no número de pesquisas na área nos anos 2000, o que pode indicar uma retomada desses estudos que se iniciaram na década de 1980 com o surgimento do Construtivismo.

Os resultados obtidos mostram que os campos da física pesquisados, nos trabalhos, são bem diversificados, mas demonstram uma tendência a conteúdos como: Mecânica, Eletricidade e Óptica. Essa tendência pode estar associada ao fato de que as concepções prévias se originam a partir do cotidiano das pessoas e essas três áreas estão diretamente ligadas à vida das pessoas. Ao analisar as concepções prévias em Mecânica, os artigos indicam que elas se assemelhavam às teorias aristotélicas sobre movimentos, teorias que não se baseavam na observação empírica dos fenômenos.

A partir de uma análise dos métodos utilizados nos artigos que, além de um diagnóstico das concepções de estudantes, buscaram desenvolver processos de ensino-aprendizagem a partir das concepções prévias encontradas, observou-se uma tendência em se trabalhar essas concepções prévias como concepções erradas e que devem ser superadas a partir de atividades e experimentos que tentavam mostrar os erros das concepções dos alunos. Os resultados apresentados nesses artigos mostram que os alunos têm uma grande dificuldade em assimilar determinadas abstrações como: a desconsideração do ar para os cálculos de lançamento de corpos, que dificultam a assimilação do conceito científico.

Algumas pesquisas ressaltam a importância de se associar ao estudo das concepções prévias um trabalho que envolva a abordagem das controvérsias que estão ligadas à utilização da História e Filosofia da Ciência, como uma tentativa para que se produza uma reflexão sobre a própria concepção prévia do aluno e a concepção científica, com o intuito de facilitar a compreensão do conceito científico. Neste caso, tais pesquisas ainda seguem a linha da Teoria da Mudança Conceitual proposta por Posner et al. (1982). Estudos que associam o desenvolvimento das concepções prévias dos estudantes numa perspectiva da teoria do Perfil Conceitual (MORTIMER, 2000) ainda não foram encontrados no conjunto de artigos selecionados.

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