A Teoria dos Campos Conceituais: Uma Revisão das Publicações em Periódicos e as Contribuições para o Ensino de Física

## A TEORIA DOS CAMPOS CONCEITUAIS: UMA VISÃO DAS PUBLICAÇÕES EM PERIÓDICOS E AS CONTRIBUIÇÕES PARA O ENSINO DE FÍSICA

## THE THEORY OF CONCEPTUAL FIELDS: A VIEW OF PUBLICATIONS IN JOURNALS AND THE CONTRIBUITIONS FOR PHYSICS EDUCATION

## Aline Tiara Mota , Mikael Frank Rezende Junior 1 2

## Resumo

Nos últimos anos a pesquisa em ensino de ciências e também em Física, tem buscado analisar aspectos psicológicos dos sujeitos a fim de conhecer e intervir em suas proposições. O sujeito-em-ação tornou-se um foco para as pesquisas na área, analisando como os estudantes processam e absorvem as informações recebidas. Neste sentido, investigar o que as publicações nacionais têm apresentado sobre o tema torna-se relevante. Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica das publicações em Ensino de Física, em periódicos nacionais, que utilizam a Teoria dos Campos Conceituais (TCC) de Gérard Vergnaud como referencial teórico. Foram consultados periódicos com estrato qualis A1, A2, B1, B2, B3, B4, B5 e C. A revisão foi realizada no ano de 2012, período de atualização da classificação dos periódicos pela CAPES, e desta forma, buscou-se verificar as publicações de todos os estratos para evitar que alguma publicação reclassificada com estrato mais alto não fosse analisada. A busca foi realizada por ano de publicação e por palavras-chave para garantir que os artigos que não possuem referências à TCC em seu título pudessem também ser considerados. A partir destes dados, são feitos comentários sobre o número de publicações ao longo dos anos, bem como os campos conceituais mais estudados. Finaliza-se com a apresentação de um panorama da pesquisa com campos conceituais em publicações brasileiras. Conclui-se que o uso da TCC vem mantendo uma certa constância durante os anos e que existe a possibilidade de se estudar diferentes campos conceituais da Física. A TCC vem sendo utilizada como um referencial psicológico para estudar a aprendizagem, para avaliar a aprendizagem de um campo conceitual específico, bem como um instrumento que, respeitada suas particularidades, pode constituir-se como um elemento para o planejamento didático.

Palavras-chave : Campos conceituais, Ensino de Física, Invariantes operatórios.

## Abstract

In recent years, research in science education and in physics, has sought to examine psychological aspects of the subject in order to understand and intervene in their proposals. The subject-in-action became another focus for research in the area, looking at how students absorb and process the information received.

Therefore, investigating what national publications have presented about the theme is relevant. This paper presents a literature review of publications in Physics Education using the Conceptual Fields Theory (CFT) by Gerard Vergnaud. We consulted journals with qualis stratum A1, A2, B1, B2, B3, B4, B5 e C. The review was carried out during the update of the classification of journal by CAPES and thus sought to check the publications of all stratus to prevent any publications reclassified to highest stratus was not analyzed. The search was carried out by year of publication and keywords to ensure that the articles have no references to CFT in its title could also be considered. From these data, comments are given on the number of publications over the years, the conceptual fields more studied. Ends with the presentation of an overview of research on conceptual fields in Brazilian publications. It is concluded that use of CFT has maintained a certain consistency over the years and there is the possibility of studying various specific conceptual fields of Physics. The CFT has been used as a psychological theoretical to study the learning, to evaluate the learning of a specific conceptual field, besides being appointed as an instrument for educational planning, as well as having in common with other theories.

Keywords : Conceptual fields, Physics Education, operational invariants.

## Introdução

Este trabalho tem como foco uma revisão bibliográfica de artigos publicados em periódicos nacionais e que utilizam a Teoria dos Campos Conceituais (TCC) de Gérard Vergnaud como referencial teórico. A TCC tem sua origem nas pesquisas relacionadas às estruturas matemáticas aditivas e multiplicativas, mas o próprio criador da teoria sugere a possibilidade dela ser útil também para a pesquisa em outras áreas. Em uma revisão inicial, verificou-se um grande número de publicações e dessa forma, optou-se por delimitar a revisão, apresentando um perfil da pesquisa em Ensino de Física, com referencial teórico na TCC, especificamente de artigos publicados em periódicos nacionais.

A TCC tem por finalidade oferecer um referencial teórico para compreender as continuidades e rupturas entre conhecimentos, que se entende tanto pelo saber fazer e saber expresso dos alunos (VERGNAUD, 1996). Esta é uma teoria cognitivista que foi desenvolvida para estudar as condições de compreensão do significado do saber, considerando que o cerne de seu desenvolvimento cognitivo é a conceitualização do real. Por isso, Vergnaud propõe repensar a aprendizagem para que ela seja mais significativa para os alunos. Nessa perspectiva, o conceito só terá sentido para o aluno se lhe for oferecido em forma de situações-problemas (VERGNAUD, 1996).

Para Vergnaud o conhecimento está organizado em campos conceituais, que é como um conjunto de problemas e situações cujo tratamento requer conceitos, procedimentos e representações de tipos diferentes, mas intimamente relacionados. Para que o aluno domine este conhecimento é preciso tempo, algumas vezes longo, e deve-se levar em conta a experiência e maturidade. Nessa perspectiva, campo conceitual é um conjunto informal e heterogêneo de problemas, situações, conceitos, relações, estruturas, conteúdos e operações de pensamento, conectados uns aos outros e, provavelmente entrelaçados durante o processo de aquisição

(VERGNAUD, 1996). Os conceitos-chave da TCC são: esquemas, situações, invariantes operatórios e a própria concepção de conceito . 1

## Metodologia

Este trabalho visa apresentar um quadro do uso da TCC em trabalhos relacionados à Física, especificamente em periódicos da área. Em uma revisão inicial, verificou-se a presença dessa temática também em teses, dissertações e eventos da área, onde constatou-se que ela vem sendo muito utilizada. O presente trabalho delimitará um panorama das publicações somente nos periódicos nacionais.

Para esta análise, foram selecionados periódicos nos estratos A1, A2, B1, B2, B3, B4, B5 e C na base qualis, pertencentes a área de ensino (área 46). Essa escolha pode ser justificada, pois a pesquisa foi realizada entre abril e maio de 2012, período em que a classificação dos periódicos estava em atualização, o que evita que publicações não fossem contempladas para análise.

Quadro 01: Apresentação dos periódicos consultados

A busca dos artigos foi realizada por ano de publicação, de forma retroativa, por meio da leitura dos títulos e resumos dos trabalhos. O período definido para a

pesquisa foi de 15 anos. Durante as buscas, foi verificado se o título apresentava alguma relação com os elementos da teoria, seja por utilizar alguma palavra-chave ou por apresentar claramente o nome do criador da teoria. Após essa etapa, era feita a leitura dos resumos a fim de identificar as principais características do artigo. Caso o resumo não apresentasse essas características, como o problema analisado, a metodologia e os resultados e conclusões, era feita uma leitura das conclusões do trabalho para que fossem analisadas estas informações. É importante comentar que os resumos forneceram uma visão sucinta do assunto discutido nos trabalhos e não apresentam informações aprofundadas. Assim, entendemos que esta revisão busca fornecer uma tendência dessas publicações.

Como muitos dos títulos poderiam não apresentar elementos que o caracterizassem como uma publicação que envolvia a TCC, foi feita uma busca por palavra-chave por meio das ferramentas de busca online dos periódicos, utilizandose as entradas 'campos conceituais', 'conceitos-em-ação', 'teoremas-em-ação', 'conceitos em ação', 'teoremas em ação', 'Vergnaud', 'invariantes operatórios', dentre outros.

Considerou-se ainda que um trabalho que apresente a teoria mesmo sem fazer referência clara a um CC da Física pode também contribuir para que a TCC fosse utilizada como referencial da pesquisa em Ensino de Física. Nesses casos, verificava-se o título a fim de identificar a sua relação com alguma das palavraschave e, na sequência, a leitura do resumo.

## Resultados e Análise

A partir da apresentação das revistas sintetizada no quadro 1, foram classificados para esta análise 18 artigos. No intuito de apontar um perfil das pesquisas que tem como referencial a TCC, foram aqui definidos dois níveis de análise:

- (1) Informativo : refere-se ao número de publicações por ano e ao número de publicações por periódico. Entende-se que é importante reconhecer se a TCC tem sido um referencial à pesquisa, portanto, verificar a frequência e o volume de publicações nos ajuda a evidenciá-la como uma teoria que tem aplicação e reconhecimento dentro da área. Já o número de publicações por periódico visa fornecer uma visão sobre o interesse do mesmo pelo tema. Estes resultados estão nas figuras 01 e 03.

Na figura 02 é apresentada uma divisão por campos conceituais. Campo Conceitual é um conjunto de situações cujo domínio requer o domínio de vários conceitos de natureza distinta, portanto, são as situações que dão sentido a um conceito pertencente a um campo conceitual (VERGNAUD, 1996). Dessa forma, pode-se indicar quais campos conceituais têm sido estudados nos trabalhos.

- (2) Classificatório : a leitura dos resumos e conclusões dos artigos permitiu criar uma classificação para as publicações de acordo com suas propostas, onde percebeu-se quatro características das publicações sobre TCC que serão discutidas na sequência.

## 1 - Informativo

A partir da verificação das publicações em periódicos, ocorridas nos últimos 15 anos, verificou-se que os trabalhos na área e relacionados diretamente com a Física iniciou-se em 2001.

Verifica-se que o número de publicações ao longo dos anos foi aproximadamente constante e pode ser verificado na figura 01. As primeiras publicações realizam uma descrição da teoria apresentando seus conceitos e sugerindo uma aproximação teórica com a área de Ensino de Ciências. As publicações seguintes (aproximadamente a partir de 2003) começam utilizar a Resolução de Problemas (RP) como uma das possibilidades de situação , criando 2 momentos onde há uma mudança no papel do professor: ao invés de ser o 'facilitador' da resolução, o professor passa a utilizar o problema para identificar possíveis equívocos, adquirindo assim uma característica regulatória em sua função. Passa-se, então, a eleger um CC específico e a TCC é então utilizada como uma ferramenta do planejamento didático.

Figura 01: Número de publicações por ano

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A partir dos dados analisados, identifica-se ainda um avanço nas pesquisas no sentido de entender algumas características de determinados campos conceituais.

Figura 02: Distribuição dos Campos Conceituais

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O gráfico da figura 02 mostra que 33% dos artigos publicados não definem especificamente um campo conceitual da Física. Isso sugere que um grande interesse da pesquisa talvez esteja no campo teórico, seja na adaptação da teoria ao Ensino de Física, seja na aproximação entre TCC e outras teorias que envolvem a aprendizagem. Para esta ultima classe, são invocadas a Teoria dos Modelos Mentais de Johnson-Laird, A Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel, A Modelagem Científica e A Teoria do Significado de Mário Bunge.

Da análise, destaca-se o campo conceitual da Mecânica Clássica como o mais utilizado no universo das pesquisas publicadas. Ainda é possível notar que um campo conceitual na Física é definido de acordo com as características das situações que são apresentas. Por exemplo, na figura 02 nota-se o campo conceitual 'Movimento do corpo rígido' (6%) como sendo um campo à parte da Mecânica Clássica, pois as situações utilizadas na pesquisa foram mais específicas.

Posteriormente, aparecem trabalhos que utilizam a TCC para justificar a aprendizagem ou como uma ferramenta para o planejamento didático (CARVALHO JUNIOR e AGUIAR JUNIOR, 2008; CARVALHO JUNIOR, 2010). Para Vergnaud são as situações que dão sentido ao conceito, então, estas situações podem ser consideradas diferentes de situações de aprendizagem mais comuns, pois são situações elaboradas para dar sentido ao conceito estudado.

Em relação as revistas onde os artigos tem sido publicado em maior numero, ressalta-se a revista Investigações em Ensino de Ciências .

Figura 03: Publicações por periódico

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## 2 - Classificatório

Além dos aspectos apontados no nível (1), este trabalho ainda elegeu algumas categorias onde foram classificados os respectivos artigos, evidenciadas pela leitura dos resumos dos artigos. Reforçando o que já foi dito, os resumos forneceram uma visão sucinta do assunto discutido nas publicações e não apresentam informações aprofundadas do trabalho. Assim, entendemos que esta revisão busca fornecer uma tendência dessas publicações. Esses artigos foram aqui classificados em quatro características em relação à TCC:

- 1) Características psicológicas da cognição (CP);
- 2) No estudo de um campo conceitual específico (CE);
- 3) Para o planejamento didático (PD);
- 4) Aproximação com outras teorias (TT).

Tabela 01: Principais características dos artigos

Cabe ressaltar ainda que dos 18 artigos analisados, 6 fazem menção à Resolução de Problemas (RP). No processo de RP, a figura do professor é fundamental no sentido de intervir no processo, solicitando que o aluno tente explicitar ao máximo seu conhecimento, portanto, ele tenta identificar a parte explícita dos invariantes operatórios. A partir da identificação dos conceitos-em-ação e teoremas-em-ação, o professor verifica sua proximidade com a os conceitos e teorias científicas a fim de regular e avaliar o quanto o estudante evoluiu sua compreensão de um campo conceitual. Porém, não fica claro se a RP é utilizada como uma situação, do ponto de vista de Vergnaud, sugerindo que este estudo merece um aprofundamento.

As categorias CE e PD indicam que a principal entrada de um CC é o conceito. O conceito é a principal entrada do campo conceitual e este é um conjunto informal e heterogêneo de problemas, situações, conceitos que estão entrelaçados durante o processo de aprendizagem (VERGNAUD, 1996).

O que determina ou delimita um CC são as situações elaboradas, situações estas que dão sentido ao conceito. Para ilustrar essa afirmação, em alguns trabalhos o autor coloca o Eletromagnetismo como campo conceitual. Em outro, é considerado o campo da eletricidade como um todo. Nesse sentido, o conceito passa a ser o foco do planejamento e da análise promovidas pelas situações. Sendo assim, os trabalhos analisados parecem ter avançado no sentido de uma amplificação da matemática para outras áreas do conhecimento, como a Física. Entretanto, ainda é necessário que se faça esse ajuste de forma mais específica, avançando com um tratamento teórico mais adequado.

## Conclusões

As publicações com referencial na Teoria dos Campos Conceituais (TCC), apesar de recente, têm produzido de forma crescente um material que contribui para a pesquisa em Ensino de Física. A TCC é um poderoso referencial tanto para o planejamento didático, como para analisar situações didáticas, pois possui definições e conceitos próximos de outras utilizadas e consolidadas como a dos Modelos Mentais e a Aprendizagem Significativa.

Os resultados das pesquisas apontam que a explicitação dos conceitos por parte do aluno é fundamental para que se conheçam suas deficiências e progressões na aprendizagem. Os invariantes operatórios possuem uma parte implícita (que muitas vezes não é identificado nem mesmo pelo estudante) e outra explícita (conceitos e teoremas-em-ação). As situações devem prover momentos frutíferos para a aprendizagem, isto é, elas devem estimular o aluno a se expor, a tentar explicar como pensa, para que o professor possa identificar em suas ações como ocorreu a aprendizagem. Além disso, se as situações promovem momentos em que o aprendiz passa a ter uma visão mais ampla das diversas aplicações dos conceitos, ele evolui para uma conceitualização mais completa. Os trabalhos da categoria CE caracterizam este tipo de interação entre professor e aluno. A interação tem como objetivo o reconhecimento do nível de explicitação dos conceitos, porém ele serve apenas de indicativo, pois ocorre de muitos estudantes, apesar de conseguirem resolver problemas de lápis e papel, não conseguem expor de forma verbal seus conhecimentos.

Esta revisão apresentou algumas características dos trabalhos publicados em periódicos brasileiros referenciados na TCC. Existe a necessidade de uma análise mais ampla, a partir de teses, dissertações e trabalhos publicados em eventos para apresentar um retrato mais completo da evolução das pesquisas, na expectativa de fornecer mais elementos para a área de Ensino de Física.

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