Desconhecimento e incompreensao conscientes de conteúdos científicos escolares: estrutura e algumas variáveis que influenciam a sua construçao ciencia

## DESCONHECIMENTO E INCOMPREENSÃO CONSCIENTES DE CONTEÚDOS CIENTÍFICOS ESCOLARES: ESTRUTURA E ALGUMAS VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM A SUA CONSTRUÇÃO

## CONSCIOUS UNKNOWNS AND INCOMPREHENSION OF SCIENTIFIC CONTENT IN SCHOOL: STRUCTURE AND SOME VARIABLES INFLUENCING THEIR CONSTRUCTION

Paula Fernandes 1 , Julia Morgado , Piedade Vaz-Rebelo , José Otero 2 3 4

1 Agrupamento de Escolas de Seia/ Portugal, pcssf@sapo.pt

## Resumo

Neste trabalho é feita uma síntese de investigações incidindo na caracterização do desconhecimento e da incompreensão conscientes de conteúdos científicos escolares e de factores susceptíveis de os influenciar. Analisa-se, em particular, o desconhecimento manifestado por alunos do ensino básico e secundário de escolas portuguesas em relação a objectos que integram os currículos de ciências, como intestino ou satélite, e a sua incompreensão consciente de textos que descrevem fenómenos naturais ou experiências científicas simples. Os resultados obtidos evidenciam que os alunos são conscientes de diferentes classes de desconhecimento e incompreensão, dependendo este processo do seu conhecimento prévio e da meta da tarefa em que estão envolvidos. Por exemplo, tarefas que implicam explicitamente a compreensão favorecem a consciência de obstáculos explicativos, o que não se verifica em tarefas como a resolução de problemas simples ou a realização de atividades práticas no laboratorio. Estes resultados constituem um contributo para o esclarecimento do papel do desconhecimento e da incompreensão conscientes nos modelos de aprendizagem das ciências baseados na indagação e na descoberta.

Palavras-chave : Metacognição, incompreensão, indagação, perguntas

## Abstract

This paper summarizes some studies on the characterization of conscious ignorance and incomprehension of scientific content, and the factors influencing these processes. In particular we analyze secondary and primary school students' unknowns on objects, such as intestine or satellite, and conscious incomprehension of short texts that describe natural phenomena or simple science experiments. The

results evidence that science students are aware of different kinds of ignorance and misunderstanding depending on the goal of the task in which they are involved and the knowledge they have about the content in question. For example, tasks explicitly involving understanding promote awareness of explanatory obstacles, as compared to other tasks such as solving simple problems or performing traditional laboratory experiments. These results contribute to a better understanding of the role that conscious unknowns and incomprehension may play in learning science by inquiry or in learning by discovery.

Keywords : Metacognition, incomprehension, inquiry, questioning.

## Introdução

A natureza, produção e utilização do conhecimento têm sido estudadas de diferentes perspectivas e múltiplos pontos de vista por antropólogos, historiadores, filósofos, psicólogos, sociólogos e investigadores de várias outras disciplinas. Pelo contrário, o estudo do desconhecimento não tem sido alvo de igual atenção, provavelmente devido ao viés negativo que habitualmente está associado à ignorância. A situação, no entanto, está rapidamente a mudar (Otero e Ishiwa, 2014). A ausência de conhecimento, nas suas diversas formas, tem vindo a ser progressivamente objeto de estudo, nomeadamente na sociologia e na história da ciência (Proctor e Schiebinger, 2008), e também, ainda que de forma indirecta, na educação e na psicologia. A metacognição incide na consciência dos processos cognitivos (Veenman, Van Hout-Wolters e Afflerbach, 2006), envolvendo a capacidade de monitorizar os próprios processos mentais e, particularmente, a consciência do que não é conhecido ou compreendido. Esta consciência desempenha também um papel fundamental em processos relevantes do ensino e aprendizagem das ciências, como por exemplo, a formulação de perguntas (Chin e Osborne, 2008), os pedidos de ajuda ('help seeking', Karabenick, 1998), a formulação de problemas (Getzels, 1975; Runco, 1994), ou a conceptualização da incerteza (Kirch, 2009).

Contudo, apesar do papel do desconhecimento nos referidos processos, são ainda escassos os estudos que incidem diretamente na análise das suas características. No entanto, o desconhecimento dos alunos sobre conteúdos escolares não se define de forma adequada na metáfora de um imenso vazio que rodeia o planeta do conhecimento (Vaz-Rebelo, Fernandes, Morgado, Monteiro, & Otero, 2014). Esta metáfora não constitui um contributo para a explicação do desconhecimento, dado que este pode variar em quantidade e qualidade, dependendo de fatores como os que serão referidos neste trabalho. Os estudos sobre o controlo da compreensão e a geração de perguntas mostram que alguns alunos têm mais dificuldade que outros relativamente à consciência do seu desconhecimento ou incompreensão (Otero e Campanario, 1990). Existem também evidências que o desconhecimento consciente, que se manifesta sob a forma de perguntas (Graesser, Ozuru, Sullins, 2008) ou de problemas que são objeto de investigação científica (Lee e Cho, 2007), pode ter diferentes níveis de qualidade. Por exemplo, formular problemas de qualidade é uma competêcia-chave de cientistas criativos.

O desconhecimento e a incompreensão conscientes devem então ser considerados resultado de um processo construtivo, influenciado por variáveis como o conhecimento prévio ou as metas associadas à tarefa. Desta forma, tem interesse analisar a natureza do desconhecimento e da incomprensão conscientes de conteúdos cientificos incluídos no currículo escolar, assim como os fatores que podem influenciar a sua construção.

Neste trabalho são apresentados estudos incidindo na referida análise. Em primeiro lugar, é referida uma investigação em que foi solicitado a alunos do ensino básico e secundário de escolas portuguesas que explicitassem o seu desconhecimento sobre um conjunto de objetos habitualmente incluídos nos currículos escolares de ciências, como por exemplo, intestino ou satélite. Neste âmbito são evidenciados os elementos que constituem o desconhecimento consciente de objetos e é analisada a forma como aquele se relaciona com o conhecimento. Em segundo lugar, consideram-se dois estudos que incidem na incompreensão de conteúdos científicos com um nível de complexidade mais elevado: textos breves que descrevem fenómenos naturais ou experiências de laboratório simples. Estes estudos ilustram a influência de uma outra variável na construção da incompreensão consciente, a saber a meta associada à tarefa. Finalmente apresentam-se algumas conclusões sobre a natureza do desconhecimento e da incompreensão de conteúdos científicos e sobre o seu papel no ensino da ciência.

## O desconhecimento consciente de objetos: influência do conhecimento prévio do aluno

Uma hipótese básica sobre a natureza do desconhecimento postula que este se constrói com base no conhecimento. A produção ativa de perguntas por cientistas e alunos baseia-se no seu conhecimento prévio. Assim sendo, o aumento do conhecimento implicaria um aumento das incertezas (Stocking e Hollstein, 1993) Tendo como principal objectivo caracterizar o desconhecimento consciente e os seus processos de construção, Vaz-Rebelo et al. (2014) analisaram a relação entre o conhecimento e o desconhecimento de objectos incluídos nos currículos escolares de ciências. Participaram no estudo alunos dos ensinos básico (7ºano) e secundário (12º ano) de escolas portuguesas, a quem foi solicitada a formulação de perguntas sobre o que não sabiam relativamente a um conjunto de objectos naturais e artefactos, como intestino, leucócito , satélite ou pipeta . Foi também referido aos alunos participantes no estudo que os referidos objectos faziam parte de uma enciclopédia sobre ciência, para a qual se solicitava assim a sua colaboração.

O desconhecimento expresso através das perguntas foi categorizado com base numa taxonomia construída de acordo com as teorias da semântica léxica (Vaz-Rebelo et al., 2014), que inclui quatro categorias principais: 'O que é? ' (questões indiferenciadas assumidas tipicamente pela forma ' O que é X? '); Intrínseco ( expresso por questões que incidem sobre as partes e atributos do objecto); Extrínseco (referente a relações com outras entidades), e finalmente de Função (expresso por questões que procuram o uso, aplicação e funcionamento do objecto). Partindo do princípio de construção ativa do desconhecimento consciente, pretendia comprovar-se que alunos do ensino secundário desconhecem de forma mais elaborada que os seus colegas do ensino básico. De acordo com esta hipótese, os alunos do 12º ano, com mais conhecimento, formulariam um menor número de questões do tipo O que é?, consideradas com um nível elaboração baixo,

e um maior número de questões do tipo Extrínseco , mais elaboradas. Uma segunda hipótese postulou diferenças no desconhecimento de objectos das duas categorias ontológicas analisadas: objectos naturais e artefactos. Devido ao facto de as características predominantes nas duas classes de objectos serem diferentes, era esperado que o desconhecimento da Função fosse mas frequente no caso dos artefactos. Os resultados obtidos mostraram que, de acordo com as hipóteses formuladas, o nível de desconhecimento dos alunos de 7º ano foi menos elaborado que o dos alunos de 12º ano, tendo os primeiros formulado um maior número de perguntas de tipo O quê é?, enquanto os segundos formularam um maior número de perguntas de desconhecimento Extrínseco . Ainda, o desconhecimento sobre Função foi mais frequente para os artefactos, em ambos os níveis de ensino, confirmando assim a hipótese formulada.

Em síntese, os resultados obtidos neste estudo evidenciam uma relação entre o conhecimento e o desconhecimento de um objeto. Os alunos do 12º ano de escolaridade apresentam, relativamente aos alunos do 7º ano, um desconhecimento mais elaborado, traduzido num menor número de perguntas O que é? e num maior número de pergntas de tipo Extrínseco . Em segundo lugar, a forma como o desconhecimento se distribui pelos objectos também varia consoante o conhecimento associado à categoria ontológica. Assim, em relação a artefactos, como por exemplo satélite, predomina o desconhecimento sobre as funções, relativamente ao desconhecimento sobre objetos como leucócito . Em resumo, o desconhecimento é construído activamente, sendo que o diferente conhecimento prévio sobre os objectos influencia a forma como se desconhece sobre os mesmos.

## A incompreensão consciente de un texto: influência da meta associada à tarefa

O que não se sabe ou não se compreende depende da finalidade para que se quer saber ou compreender. Esta afirmação geral será mais facilmente compreendida se se considerarem situações concretas, como a leitura de um texto sobre um tópico de ciências.

Os obstáculos de que é consciente um leitor que procura compreender um texto dependem da representação mental que procura criar (Otero, 2009). Mas, o que constitui uma representação mental adequada para um determinado leitor varia em função da meta de leitura. Um dos pressupostos básicos das teorias construcionistas da comprensão do discurso é precisamente o carácter intencional da leitura (Graesser, Singer e Trabasso, 1994). Vários estudos têm evidenciado que, dado o mesmo 'input' textual, distintas metas de leitura originam representações do discurso diferentes. Por exemplo, Van den Broek, Lorch, Linderholm e Gustafson (2001) verificaram que leitores com uma meta de estudo realizaram mais inferências explicativas e preditivas relativamente a leitores com uma meta de entretenimento. Portanto, dado um determinado texto, espera-se que distintas metas de leitura conduzam à criação de representações mentais diferentes e assim a obstáculos e incompreensão consciente do leitor também distintos.

Ishiwa Sanjosé e Otero (2013) examinaram a influência das metas de leitura nos obstáculos encontrados. Neste estudo, foram considerados dois textos descrevendo a navegação à vela e o degelo em diferentes tipos de superfícies. Numa das condições, os alunos liam os referidos textos com o objectivo de os compreender e de posteriormente responder a um teste sobre os mesmos.. Na outra condição, os alunos liam os mesmos textos mas era-lhes solicitado que, a partir de

aí dados referidos, realizassem um cálculo incidindo, por exemplo, na velocidade de um barco à vela. Neste caso, o objetivo da leitura era resolver o problema. Em ambas as condições foi pedido aos alunos que formulassem por escrito todas as perguntas necessárias para realizar correctamente a tarefa. Os resultados evidenciaram na tarefa de compreender os alunos formulavam mais perguntas de tipo explicativo, reconhecendo assim com mais frequência obstáculos explicativos nesta tarefa relativamente à de resolver o problema. Os alunos apresentavam, assim, incompreensão de natureza diferente nas duas tarefas, estando mais conscientes da necessidade de explicações sobre os objetos e os processos na primeira tarefa relativamente à segunda, mesmo se a resolução de um problema implique, obviamente, a compreensão do enunciado. Além disso, verificou-se que, em ambas as situações, os alunos eram pouco conscientes da sua incompreensão em relação a possíveis consequências das afirmações do texto.

Morgado, Otero, Vaz-Rebelo, Sanjosé e Caldeira (2013) encontraram resultados convergentes num estudo que comparou o efeito de uma tarefa de leitura incidindo na compreensão de textos descrevendo procedimentos (por exemplo, o funcionamento do ludião), com outra tarefa incidindo na realização da referida experiência. Os textos utilizados referiam um fenómeno surpreendente, que continha relações causais de difícil compreensão. Por exemplo, era necessário compreender que um aumento de pressão sobre o recipiente flexível em que o ludião se encontra provoca o seu afundamento. Os resultados evidenciaram que os participantes, alunos do último ano do ensino secundário em Portugal, eram conscientes de um maior número de obstáculos explicativos na condição 'comprender' relativamente à condição 'experimentar'. Quando liam os textos com o objetivo de realizar a experiência descrita, os alunos consideravam menos relevante a procura de explicações sobre os processos e objetos aí descritos. Este resultado é consistente com outros já obtidos anteriormente que apontam para a falta de eficácia do trabalho tradicional de laboratório na compreensão profunda da ciência. Muitos estudantes não sabem por que é que realizam as experiências nos laboratórios tradicionais, limitando-se a seguir as instruções dadas pelo professor (Abrahams e Millar 2008). Portanto, a incompreensão consciente nesta situação é de qualidade muito diferente da que resulta de uma tarefa em que o aluno procura conscientemente uma compreensão mais profunda da informação.

## Conclusão

Os estudos anteriores apontam para duas conclusões fundamentais, com implicações para o ensino das ciências: (1) o desconhecimento e incompreensão conscientes têm uma estrutura, (2) a sua construção é influenciada por factores semelhantes aos que influenciam o conhecimento e a compreensão.

Em primeiro lugar, o desconhecimento e a incompreensão não constituem entidades indiferenciadas e sem estrutura, nem são definidos somente como a ausência de algo. A hipótese constructivista, tão presente nos estudos sobre aprendizagem das ciências nas últimas décadas, aplica-se também à ignorância: o desconhecimento e a incompreensão também se constroem. Estudos como os anteriores mostram que os alunos não desconhecem ou deixam de comprender de igual forma em todas as situações. No caso das tarefas de compreensão referidas nos estudos descritos, constatou-se que os alunos são muito conscientes da incompreensão de causas ou de explicações e muito pouco conscientes do desconhecimento ou da incompreensão de consequências ou predições.

Em segundo lugar, constata-se a existência de variáveis que influenciam a construção do desconhecimento e da incompreensão conscientes, nomeadamente o conhecimento prévio e as metas da tarefa. No que se refere ao desconhecimento sobre os objetos, verifica-se que é influenciado pelo conhecimento prévio sobre os mesmos. Alunos com um nível mais elevado de conhecimento apresentam um desconhecimento mais preciso e elaborado relativamente a alunos com níveis mais baixos de conhecimento. Mais ainda, o desconhecimento não é o mesmo para classes diferentes de objetos como os artefactos e os objetos naturais. Nos primeiros predomina o desconhecimento consciente das funções, o que não sucede com os segundos. O resultado é paralelo ao descrito em relação ao conhecimento destas mesmas classes de objetos. Do mesmo modo, as metas de leitura influenciam a incompreensão consciente dos alunos, que é também diferente quando aquelas estão associadas a tarefas como resolver um problema simples e realizar experiências tradicionais, por um lado, ou a tarefas explícitas de compreensão, por outro. De acordo com os resultados dos estudos referidos, constata-se que a incompreensão consciente de relações causais ou de obstáculos explicativos ocorre sobretudo no caso de metas associadas a tarefas explícitas de compreensão.

As conclusões anteriores sobre o desconhecimento e a incompreensão conscientes têm implicações para o ensino e aprendizagem das ciências. O desconhecimento e a incompreensão dos alunos que aprendem ciências não são sempre manifestações negativas que o professor deve procurar remediar. A variante de desconhecimento e incompreensão conscientes cumpre funções positivas, especialmente como plataforma para adquirir mais conhecimento ou obter uma melhor compreensão. Com efeito, a consciência de dificuldades, anomalias ou obstáculos e a formulação de perguntas para superá-los são geralmente consideradas a base da aprendizagem e do pensamento profundos. Se alguns modelos de ensino, principalmente os baseados na formulação e resolução de problemas (Savery, 2006), consideram explicitamente as perguntas e os problemas como ponto de partida para as atividades de ensino, compreender como se constrói o desconhecimento e a incompreensão conscientes tem implicações para a melhoria das referidas abordagens de ensino.

## Referências

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