CONCEPÇÕES DE ESTUDANTES NO ENSINO DE FÍSICA ABORDADAS EM DISSERTAÇÕES E TESES BRASILEIRAS DEFENDIDAS ENTRE 1972 E 2010

## CONCEPÇÕES DE ESTUDANTES NO ENSINO DE FÍSICA ABORDADAS EM DISSERTAÇÕES E TESES BRASILEIRAS DEFENDIDAS ENTRE 1972 E 2010

## STUDENTS' CONCEPTIONS IN PHYSICS TEACHING IN BRASILIAN DISSERTATIONS AND THESES (1972-2010)

## Ágatha Maria Momoli Giacopini , Jorge Megid Neto 1 2

1 Universidade Estadual de Campinas/IMECC , agatha.giac@gmail.com

2 Universidade Estadual de Campinas/Faculdade de Educação , megid@unicamp.br

## Resumo

O presente projeto pretende cumprir dois objetivos principais. Num primeiro plano, está o mapeamento do campo de pesquisa sobre concepções prévias ou alternativas no Ensino de Física no Brasil. Esse mapeamento apresentará o conjunto de concepções de estudantes do ensino fundamental e médio, identificadas em teses e dissertações da área, levando em conta os resultados e processos, instrumentos e referências teóricas utilizados nas pesquisas. Num segundo momento, será elaborado um catálogo com as concepções encontradas, organizado por área de conteúdo da Física, e contendo as principais tendências das concepções alternativas identificadas nos documentos selecionados. O estudo está apoiado em três principais modelos de desenvolvimento conceitual presentes na literatura sobre ensino de ciências: Mudança Conceitual, Evolução Conceitual e Perfil Conceitual. Os trabalhos serão selecionados a partir do Catálogo de Teses e Dissertações (1972-2010) do CEDOC-FE-UNICAMP e descritos com base nos seguintes indicadores: autor, orientador, ano de defesa, instituição, população, nível escolar, concepções identificadas, instrumentos e processos verificados para identificação das concepções, referencial teórico e modelo de desenvolvimento conceitual. Espera-se contribuir para o processo de formação dos professores ao dispor tal catálogo, favorecer um conhecimento mais amplo acerca dessa pesquisa em Ensino de Física, bem como auxiliar futuras pesquisas relacionadas ao campo das concepções prévias ou alternativas.

Palavras-chave : Ensino de Física; Construtivismo; Concepções Alternativas; Estado da Arte.

## Abstract

This project has two main objectives. First, to map the field of research on preconceptions or alternative conceptions in Brazilian Physics Teaching. This mapping will show a set of students' conceptions in middle and high school identified in theses and dissertations in the area, taking into account the results and processes, tools and theoretical references used in the research. Secondly, we will produce a catalog of the found conceptions, organized by Physics content area, and containing the main trends of misconceptions identified in the selected documents. This study will be supported by three main models of conceptual development found in the

literature on science education: Conceptual Change, Conceptual Development and Conceptual Profile. The papers will be selected from the Catalogue of Theses and Dissertations (1972-2010) of CEDOC-FE-UNICAMP and will be described based on the following indicators: author, mentor, year of defense, institution, population, education level, identified concepts, observed tools and processes for concepts' identification, theoretical reference and conceptual development model. With this work, we hope to contribute to the professors training process, promote a wider knowledge about the research in Physics Teaching, and assist future research related to the field of preconceptions or alternative conceptions.

Keywords : Physics Teaching; Construtivism; Alternative Conceptions; Misconceptions; State of the Arte.

## Introdução

Muitas investigações em educação têm evidenciado a importância de ter em conta, nos processos de ensino-aprendizagem escolar, as concepções prévias ou alternativas dos estudantes de qualquer nível de escolaridade. Na área de Educação em Ciências, desde meados de 1970, esta tem sido uma temática de forte interesse dos pesquisadores acadêmicos:

Devido a sua importância no processo de ensino/aprendizagem um estudo detalhado das preconcepções vem sendo feito há cerca de vinte anos (Driver 1973; Malgrange el al., 1973) tendo sido mapeados modelos espontâneos em quase todas as áreas da ciência, principalmente da física (ARRUDA; VILLANI, 1994, p.88).

Um dos resultados dessas investigações tem indicado que, na maior parte das vezes, essas concepções prévias que os estudantes trazem no momento da aprendizagem escolar não estão de acordo com o conhecimento científico vigente. O embate entre concepções prévias ou alternativas e conhecimento científico surge, assim, como grande preocupação no processo de ensino/aprendizagem escolar. Professores têm que estar atentos ao conhecimento que seus alunos trazem para a sala de aula e promover situações de ensino que favoreçam o confronto e discussão desse conhecimento frente ao conhecimento científico. Desse modo, o professor assume nesse percurso o papel fundamental de auxiliar o aluno a construir, ele próprio, seus conceitos e teorias explicativas sobre os fenômenos, numa tentativa de articular suas próprias concepções prévias e o conhecimento científico acumulado.

As pesquisas acadêmicas no campo de concepções prévias ou alternativas têm indicado que boa parte das concepções de estudantes apresenta certa invariância entre contextos socioculturais e regionais distintos, ocorrendo, por exemplo, agrupamentos de concepções semelhantes para estudantes de uma mesma faixa etária de países diferentes. Conhecer previamente esse conjunto de concepções facilitaria sobremaneira o trabalho docente do professor e seu planejamento didático. Contudo, embora essa linha particular de pesquisa (estudos sobre concepções prévias ou alternativas) apresente mais de 30 anos no Brasil, desde as primeiras produções no início da década de 1980, e responda por aproximadamente 25% das pesquisas acadêmicas brasileiras na área de Educação em Ciências, pouco se conhece do conjunto dessa produção, de modo a fazer chegar aos professores da educação básica os resultados dessas pesquisas.

Diante desse quadro, surgiu o interesse em realizar um trabalho de mapeamento do campo de pesquisa sobre concepções prévias ou alternativas no Ensino de Física no Brasil, de acordo com as concepções identificadas em estudantes do ensino fundamental ou médio, levando em conta os processos, instrumentos, referenciais teóricos utilizados para a identificação dessas concepções e resultados dessas pesquisas.

- O estudo estará apoiado em três principais modelos de desenvolvimento conceitual presentes na literatura sobre ensino de ciências: Mudança Conceitual, Evolução Conceitual e Perfil Conceitual. Os trabalhos serão selecionados a partir do Catálogo de Teses e Dissertações do Centro de Documentação em Ensino de Ciências (CEDOC), da Faculdade de Educação da Unicamp e descritos com base nos seguintes indicadores: autor, orientador, ano de defesa, instituição, população, nível escolar, concepções identificadas, instrumentos e processos verificados para identificação das concepções, modelo de desenvolvimento conceitual de apoio teórico. O período estudado compreende 1972 a 2010.

Este trabalho pretende produzir, ainda, um catálogo com as concepções identificadas, organizado por área de conteúdo da Física, e contendo as principais tendências (ou agrupamentos) das concepções alternativas presentes nas teses e dissertações identificadas entre 1972 e 2010.

Logo, os objetivos do projeto se resumem em dois pontos principais: identificar e descrever as concepções alternativas no Ensino de Física presentes em teses e dissertações brasileiras defendidas no período de 1972 a 2010, e elaborar um catálogo dessas concepções a partir dos indicadores mencionados anteriormente, de forma a contribuir com o trabalho pedagógico do professor do ensino fundamental e médio e com uma possível melhoria dos processos de ensinoaprendizagem escolar.

## Concepções prévias ou alternativas no ensino de Ciências/Física

As pesquisas sobre concepções de estudantes tiveram início na área de Educação em Ciências durante a década de 1970, difundindo-se fortemente no Brasil no início da década seguinte. Inicialmente, tais concepções eram denominadas preconcepções ou concepções espontâneas, entendidas como 'ideias intuitivas relativamente estáveis, parcialmente consistentes, úteis para a interpretação dos fenômenos cotidianos e que constituem o 'conhecimento do senso comum'' (ARRUDA; VILLANI, 1994, p.88). Na visão desses autores, as concepções que os estudantes trazem para a sala de aula, no momento em que vão aprender/construir novos conhecimentos, estão intimamente relacionadas com o senso comum. É uma perspectiva pessoal baseada na percepção e em aspectos sensoriais, mediante a qual o aluno tenta explicar os fenômenos do dia-a-dia. Além disso, uma das características essenciais das concepções espontâneas é sua resistência à mudança, uma vez que estão bastante enraizadas na estrutura cognitiva do sujeito.

Deve-se considerar que os termos originalmente mais difundidos nesse campo de pesquisa - espontâneo ou intuitivo - indicavam não se tratar de concepções elaboradas na interação social e cotidiana dos estudantes (incluem-se as interações escolares). Por essa razão, foram praticamente abandonados na atualidade, sendo substituídos por concepções 'alternativas' ou 'prévias'.

Em outro sentido, as concepções alternativas corresponderiam 'aos traços representacionais dos modelos mentais (Rodrigo, 1997), representações instáveis, ativadas na memória de trabalho' (POZO; GÓMEZ CRESPO, 2009, p.97). Portanto, as concepções alternativas se referem ao processamento de novas ideias guiado por princípios e regras pré-estabelecidas pelo sujeito. Ou seja, um modo mais adequado para indicar todo o conhecimento do indivíduo que difere do conhecimento científico vigente em cada época.

Nesse sentido, será feita a opção por utilizar neste trabalho a denominação concepções alternativas ou concepções prévias, nesse segundo caso, entendendo todas as concepções diferenciadas dos conceitos científicos e trazidas pelo estudante no momento da aprendizagem de um novo conceito ou estudo de um determinado fenômeno.

Assumindo-se as concepções prévias ou alternativas e suas diferenças em relação ao conhecimento científico passa-se a outro questionamento: de que maneira essas concepções devem ser trabalhadas durante o ensino? A questão básica reside em como lidar com essas concepções durante o processo de aquisição de conhecimento por parte dos estudantes, individual ou coletivamente. Para alguns autores, esse processo se dá pelo abandono das concepções prévias/alternativas que serão substituídas, na mente do aluno, pelo conhecimento cientificamente aceito. Para tanto, ao longo da história aparecem diversos modelos que discutiram essa problemática. Destacaremos aqui os modelos de Mudança Conceitual, de Evolução Conceitual e de Perfil Conceitual.

- O Modelo de Mudança Conceitual (MMC) foi desenvolvido na década de 1970 através de Posner e colaboradores da Universidade de Cornell. Segundo Mortimer (1992), esse modelo possui dois alicerces: as condições que precisam ser satisfeitas para que haja acomodação e a ecologia conceitual - ideias que o aprendiz já possui antes da aprendizagem. Posner e colaboradores (1982) destacam quatro condições para que ocorra uma aprendizagem efetiva: a insatisfação com os conceitos existentes; a nova concepção fazer sentido para o aluno; se mostrar plausível; ser mais produtiva que a original. Assim, esse processo se dá pelo abandono das concepções alternativas que serão substituídas, na estrutura cognitiva do aluno, por um conhecimento aceito pela comunidade científica.

Logo, a mudança conceitual pode ser resumida em duas fases: na primeira o indivíduo identifica o problema e utiliza seus conhecimentos prévios para solucionálo (fase da assimilação) e, na segunda, quando os conceitos anteriores não são suficientes para lidar com a situação, o indivíduo muda ou reorganiza seus conceitos para poder lidar com o problema (fase de acomodação). Para os autores que defendem essa hipótese, caso os alunos não mudem radicalmente a forma de interpretar os fenômenos, eles continuarão a assimilar os conteúdos às suas próprias concepções alternativas, tendendo assim a cometer erros conceituais.

Outros autores afirmam que o aluno não precisa abandonar suas concepções alternativas para assumir os modelos científicos mas, sim, poderia conviver com ambas as noções, usando-as de acordo com a situação vivida pelo sujeito. Chamado de Noção de Perfil Conceitual, esse modelo segundo Mortimer (1992) estabelece que pode haver um desenvolvimento paralelo das concepções alternativas com as científicas na estrutura cognitiva do aluno. A palavra-chave para isso ocorrer é 'contexto'. Assim, o processo de ensino-aprendizagem deve favorecer o desenvolvimento de novas noções na estrutura intelectual do estudante,

desenvolvimento este que teria duas bases: os conhecimentos prévios/alternativos (ou do senso comum) trazidos pelo estudante e os conhecimentos científicos. No decorrer da aprendizagem, o estudante vai compreendendo os limites de validade de cada tipo de conhecimento, sem ser forçado a abandonar suas concepções alternativas, ao mesmo tempo em que incorpora o conhecimento científico de uma maneira mais contextual e significativa. Apreende ainda o contexto em que pode/deve usar um ou outro tipo de saber. No modelo de perfil conceitual, o conhecimento científico não é tratado de maneira suprema e absoluta em relação às outras formas de conhecimento ou saber (alternativo, de senso comum, religioso etc.). Os diferentes tipos de conhecimento são entendidos como maneiras diferenciadas de explicar os fenômenos da natureza, mais apropriadas a este ou àquele contexto social, político e cultural, com limite de aplicabilidade ou generalização mais restrito ou mais amplo.

Por fim, encontramos um terceiro modelo, que se refere à Evolução Conceitual. Nesta perspectiva, o processo de aprendizagem é caracterizado em termos do progresso do pensamento através de uma trajetória conceitual. Defendese que a aquisição do conhecimento ocorre quando há a superação das crenças antigas, mas não uma ruptura com estas como propugnado pelo MMC. As concepções alternativas do estudante são transformadas através da sua trajetória conceitual. Espera-se que, ao longo dos anos de aprendizagem escolar, o estudante vá aperfeiçoando suas concepções alternativas, adquirindo concepções mais próximas do conhecimento científico. Nesse caso, pode-se considerar que a aprendizagem foi significativa se o indivíduo compreendeu suas concepções alternativas e transformou-as na direção e sentido da conceptualização científica, sem necessariamente ter conseguido assumir esta última como própria. Nesse processo de evolução conceitual, o conhecimento científico continua sendo o ponto de chegada, entendido como superior a outras formas de conhecimento ou saberes, o que diferencia o modelo da Evolução Conceitual do modelo de Perfil Conceitual e o aproxima mais do modelo de Mudança Conceitual.

## Metodologia

Retomando, este trabalho tem por objetivos principais identificar e descrever as concepções alternativas no Ensino de Física presentes em teses e dissertações brasileiras, defendidas no período de 1972 a 2010, e elaborar um catálogo dessas concepções de forma a contribuir com o trabalho pedagógico do professor do ensino fundamental e médio e com uma possível melhoria dos processos de ensinoaprendizagem escolar.

Tomamos como fonte para seleção das teses e dissertações o Catálogo de Teses e Dissertações em Ensino de Ciências (1972-2010) do CEDOC (disponível em www.fae.unicamp.br/cedoc/teses). O catálogo está em vias de finalização, já estando disponíveis as Referências Institucionais/Bibliográficas e os Resumos dos trabalhos defendidos entre 1972 e 2010.

- O Catálogo traz informações gerais sobre as dissertações e teses, como título, autor, orientador, ano de defesa, instituição e unidade acadêmica produtora do trabalho, resumo e palavras-chave. A partir dele, fizemos uma busca dos documentos relacionados ao 'Ensino Fundamental I' (anos iniciais), 'Ensino Fundamental II' (anos finais), 'Ensino Médio', e ao mesmo tempo em que envolvessem conteúdos e temas da 'Física' e que se referiam a

Concepções/Representações/percepções/Ideias de Alunos. Esse filtro foi realizado por meio da função 'localizar' do Word, utilizando as seguintes palavras/radicais de busca: concepç, conceit, representaç, percepç, noç, ideia, conhecimento, saber, cogni. Essas palavras-chave foram escolhidas a fim se se localizar as seguintes variações: concepç(ão)/(ões); conceit(o)/(os)(uação); represent(ação)/(ações); perpecepç(ão)/(ões); noç(ão)/(ões); ideia(idéia)/(s); conhecimento(s); saber(es); cogni(ção)/(ções)/(tivo)(s).

Até agora, os resumos das teses e dissertações selecionadas foram lidos com o objetivo de classificá-las segundo os descritores abaixo. Nos momentos em que não foi possível completar a classificação somente pela leitura do resumo, realizou-se a leitura de algumas partes do texto integral do trabalho. Boa parte dos textos na íntegra já estava disponível no CEDOC, impressa ou em arquivo digital (pdf). Os demais estão sendo obtidos por meio da busca via internet, via Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações ou ainda por empréstimo entre bibliotecas ou Comutação Bibliográfica (COMUT). Os resumos e textos integrais das teses e dissertações selecionadas foram lidos com o objetivo de classificá-las de acordo com os seguintes descritores:

- ƒ autor; orientador
- ƒ instituição e unidade acadêmica produtora do trabalho.
- ƒ ano de defesa da tese/dissertação.
- ƒ população envolvida : grupo de estudantes cujas concepções prévias/alternativas foram identificadas na tese ou dissertação.
- ƒ natureza administrativa : natureza das escolas a que esses estudantes pertenciam, pública ou privada.
- ƒ nível escolar dos estudantes envolvidos na pesquisa
- ƒ conceitos ou temas envolvidos : conceitos físicos ou temas envolvidos nas teses e dissertações selecionadas.
- ƒ área da Física a que se referem os conceitos ou temas (mecânica, termologia, óptica etc.).
- ƒ tipo de instrumento de levantamento de dados : instrumentos utilizados para o levantamento das concepções prévias/alternativas da população estudada (por exemplo: questionário, entrevista, experimentação, solução de problema etc.).
- ƒ principais concepções prévias e alternativas encontradas : este é o principal descritor desta pesquisa. Nele identificamos quais foram os agrupamentos ou tendências das concepções prévias encontradas em cada artigo ou num conjunto deles, e como podem ser sistematizados visando uma caracterização e síntese geral dos dados. Procuramos apresentar os enunciados dessas concepções de maneira bastante sintética, visando uma fácil divulgação dos resultados das pesquisas. Por exemplo: 'quando cessa a força resultante aplicada a um corpo em movimento o corpo para'; 'enxergamos um objeto quando o nosso olho ilumina esse objeto'. A cada tendência de concepção foi indicada a referência do(s) trabalho(s) onde se pode aprofundar o conhecimento sobre tal concepção.

## Resultados

De um conjunto de aproximadamente 3.900 dissertações e teses constantes no Catálogo do CEDOC (1972-2010), foram selecionados 67 trabalhos que fizeram mapeamento de concepções prévias e alternativas de estudantes de ensino fundamental ou médio no âmbito do Ensino de Física. Estes 67 documentos foram

produzidos em um total de 29 universidades, destacando-se a USP (36%), a UFMG e a UFRPE (ambas com 7,5%) e a UNICAMP (4,5%).

Com relação ao 'ano de defesa', o gráfico a seguir indica que, embora o período analisado seja 1972-2010, a primeira defesa no campo das concepções prévias em Ensino de Física, envolvendo estudantes da educação básica, foi em 1982. É possível observar pelo gráfico que a produção desses trabalhos obteve um ápice em 2006, após anos em que a produção foi aproximadamente constante e com baixa frequência anual.

Gráfico: Distribuição do Número de Dissertações e Teses sobre Concepções Prévias ou Alternativas em Ensino de Física pelos anos de defesa.

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Do conjunto de trabalhos analisados até o momento, 75% dos alunos investigados pertencem ao Ensino Médio (75%). Em relação à área da Física envolvida em cada pesquisa, e considerando quatro grandes áreas: Mecânica, Termologia, Óptica e Ondas e Eletricidade, as áreas da Mecânica e da Termologia foram as que se sobressaíram, com 41% e 21,5%, respectivamente. Dentro da grande área de Mecânica, a cinemática e a dinâmica foram as áreas que predominaram. Já em Termologia, a área de termometria e calorimetria se destacou mais que a de termodinâmica. Em Óptica e Ondas, óptica geométrica obteve maior percentual que ondulatória. Por último, em Eletricidade, destacaram-se as áreas de eletrostática e eletrodinâmica, e menos a de eletromagnetismo.

No que diz respeito aos instrumentos de levantamento de dados, o 'questionário' foi utilizado em cerca de 64% dos trabalhos, seguindo-se a 'entrevista' e o 'questionário e entrevista', ambos com 12%.

Esta pesquisa será completada com a produção de um catálogo (em processo de elaboração) que trará os agrupamentos e tendências das concepções identificadas no conjunto de dissertações e teses, separadas por área da Física e temas específicos em cada área. Este catálogo ficará disponível no site do CEDOC. A partir dele, os professores de Ciências/Física poderão melhor conhecer as

concepções de estudantes do ensino fundamental e médio trazidas pelas pesquisas acadêmicas, o que pode fornecer novos elementos e recursos pedagógicos para promover o ensino-aprendizagem de temas e conteúdos da Física. Também este trabalho poderá contribuir para os avanços da pesquisa na área de concepções prévias ou alternativas, preencher certas lacunas ou promover novas pesquisas relacionadas a esta linha de pesquisa. Esperamos, ainda, que o presente trabalho forneça base aos professores que ensinam Ciências e/ou Física na educação básica, ou professores em formação, para que repensem e replanejem suas atividades pedagógicas diante dos resultados das pesquisas sobre concepções de estudantes, bem como contribuir para futuros trabalhos de pesquisas nesse campo.

## Referências

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