O ENTENDIMENTO DAS CONCEPÇÕES ESPONTÂNEAS EM MECÂNICA NA PERSPECTIVA DA TEORIA HISTÓRICO-CULTURAL DE VYGOTSKY

## O ENTENDIMENTO DAS CONCEPÇÕES ESPONTÂNEAS EM MECÂNICA NA PERSPECTIVA DA TEORIA HISTÓRICO-CULTURAL DE VYGOTSKY

## THE MISCONCEPTION UNDERSTANDING IN THE FRAMEWORK OF THE HISTORIC-CULTURAL VYGOTSKY THEORY

## Álvaro Leonardi Ayala Filho

Departamento de Física, Instituto de Física e Matemática UFPel -Campus Capão do Leão, CEP 96160-000, Pelotas, RS. ayalafilho@gmail.com

## Resumo

Propomos uma abordagem embasada na Teoria Histórico-Cultural de Vygotsky para o entendimento das concepções espontâneas. Essa abordagem leva ao deslocamento do foco do conteúdo para a forma de articulação e uso das concepções como instrumento cognitivo, trazendo um novo entendimento sobre os obstáculos à elaboração dos conceitos científicos e abrindo caminho para uma nova perspectiva metodológica para sua construção.

Palavras-chave : concepções espontâneas, Teoria Histórico-Cultural

## Abstract

We propose an approach to the understanding of the misconceptions on Physics based on the Vygotsky Historic - Cultural Theory. This approach led to shift the focus from the content to the on use of the misconceptions as cognitive tools, bringing us to a new understanding of the obstacles to the development of scientific concepts and making way for a new methodological approach for their construction.

Keywords : misconceptions, Historic - Cultural Theory

## Introdução

Nesse trabalho, apresentamos uma proposta de interpretação das concepções espontâneas utilizando o referencial teórico da Teoria Histórico-Cultural de Vyigotskyi. Na primeira seção, apresentamos uma revisão sobre os principais características das concepções espontâneas embasada nos artigos de Viennot(1979, 1985) e nos artigos de revisão de Villani, Pacca E Hosoume (1985), Rezende e Souza Barros(2001) e Jiménez Gómez, Solano E Marín (1997). Na seção seguinte, revisamos, de forma sucinta, a descrição dos conceitos espontâneos e científicos na perspectiva da Teoria Histórico-Cultural de Vygotsky. Na última seção, propomos a interpretação das concepções espontâneas em termos dessa teoria e apresentamos nossas conclusões.

## As concepções espontâneas

Os artigos revisados nesse trabalho examinam as concepções espontâneas na área de Cinemática e Dinâmica Clássicas. Escolhemos esse tema devido ao amplo conjunto de estudos existente na literatura que permite evidenciar as características gerais das concepções. Além disso, esse é o tema por onde se inicia, tradicionalmente, os estudos de Física no ensino superior.

As investigações sobre concepções espontâneas na área de Cinemática e Dinâmica foram iniciadas no final da década de 70. Viennot (1979) e Satiel e Viennot (1985) exploraram um paralelismo entre os resultados encontrados para as concepções espontâneas e a evolução histórica dos conceitos mecânicos prégalileanos, focando sua atenção no conteúdo dessas concepções. Segundo Viennot (1979) a origem da resistência em modificar as concepções espontâneas está na autoconsistência dos esquemas intuitivos. Esses esquemas, mesmo sendo inconsistentes com a Física Newtoniana, podem ser usados em uma descrição consistente da vida diária.

Villani, Pacca E Hosoume (1985) apresentam uma coletânea sobre o conteúdo das concepções em Cinemática e Mecânica e dão ênfase à busca de uma estrutura conceitual implícita que dê consistência às respostas dadas pelos alunos. Para esses autores,

Os trabalhos que visam identificar e caracterizar concepções espontâneas tem sempre a preocupação básica de localizar ideias fundamentais que, nas várias manifestações dos estudantes ao pensarem sobre certo conteúdo, podem assumir roupagens diversas (VILLANI, PACCA e HOSOUME ,1985, p.39).

Nessa perspectiva, Villani, Pacca E Hosoume (1985) buscam unificar os resultados da investigação e fazem a hipótese de que as diferentes respostas dadas pelos alunos são

Diferentes manifestações de uma ideia primordial: o movimento é essencial e absoluto...[e]está sempre ligado a uma força intrínseca e viva que o sustenta e dirige, independente de observadores (VILLANI, PACCA e HOSOUME ,1985, p.40)

Apesar das pesquisas terem dado ênfase à determinação do conteúdo físico das concepções, não existe um acordo na literatura sobre esse tema. Rezende e Souza Barros(2001) apresentam uma revisão sobre o tema e destacam um conjunto de características dessas concepções. As autoras mostram que diferentes trabalhos, valendo-se de diferentes questões e diferentes metodologias de investigação, interpretam os conteúdos das concepções de forma diferenciada. Alguns autores, como, por exemplo, Moraes e Moraes(2000), interpretam seus resultados afirmando que os alunos apresentam concepções cujo conteúdo se aproxima da Física Aristotélica, enquanto outros, como Cunha E Caldas(2001), explicitam um conteúdo similar à Teoria do Impetus, desenvolvida na Idade Média. Podemos acrescentar a essa lista o trabalho de (HARRES, 2002) que, a partir da epistemologia evolutiva de Toulmin (TOULMIN, 1972) propõe organizar as concepções em categorias intermediárias entre a Física Aristotélica, Física do Impetus e a Física Newtoniana.

Apesar da divergência nas interpretações sobre o conteúdo das ideias dos estudantes, existe um acordo entre os autores sobre outros aspectos. Villani,

Pacca E Hosoume ,1985, relatam que os alunos manifestam uma confusão conceitual, tendo dificuldade de diferenciar, por exemplo, conceitos de velocidade e aceleração, ou conceitos de força e energia cinética. Outro aspecto que consideramos fundamental, destacado por Rezende e Souza Barros(2001), é a incapacidade dos alunos de perceber a inconsistência lógica entre afirmações inconsistentes sobre o mesmo tema. Por exemplo, um aluno é capaz de identificar uma relação de proporcionalidade entre força e velocidade, mesmo em situações onde a aceleração é nula. As autoras destacam também o fato de que a utilização das relações formais, consistentes com a Física Newtoniana, e das concepções espontâneas, para um mesmo problema físico, depende do próprio contexto da apresentação do problema. Quando é solicitado que o aluno resolva um problema formal, ele é capaz articular as relações matemáticas para resolver o problema. No entanto, se o problema é apresentado de tal forma a enfatizar os aspectos conceituais, os alunos tendem a responder usando as concepções espontâneas.

Uma importante análise sobre as características do programa de investigação das concepções espontâneas foi desenvolvida por Jiménez Gómez, Solano e Marín (1997). Os autores realizaram uma revisão de trabalhos sobre concepções espontâneas sobre força, publicados entre 1979 e 1995, e investigam se estes podem ser considerados, nos termos estabelecidos por Imre Lakatus (LAKATUS, 1998), como parte de um programa de pesquisa e se esse programa pode ser caracterizado como um programa progressivo. Segundo o critério de Lakatus, uma teoria ou programa de pesquisa é progressivo se possui a capacidade de predizer fatos novos, ou seja, se seu desenvolvimento teórico antecipa o desenvolvimento empírico. A partir do exame da produção científica, concluem que os estudos sobre concepções espontâneas não podem ser tomados como parte de um programa de pesquisa progressivo, pois

'todos os trabalhos, independentes do período de publicação, apresentam um caráter fundamentalmente empírico e não se percebe que o desenvolvimento teórico se antecipa aos resultados'.

Os autores concluem ainda que os critérios de Lakatus nem poderiam ser aplicados ao estudo das concepções alternativas, dado que essa corrente de pensamento não se vale de um quadro teórico que sirva de referência para dar significado aos resultados empíricos. Esse diagnóstico evidencia que a busca de concepções espontâneas se materializa em trabalhos descritivos e que tem como referência apenas as concepções cientificamente aceitas, que são usadas como ponto de partida para a elaboração de questões e interpretação dos resultados. Fica evidente aqui um traço característico dessa investigação: não é utilizado nenhum referencial teórico que permita buscar informações diferentes do simples conteúdo dessas concepções.

Nessa perspectiva, consideramos que as limitações existentes no programa de pesquisa em concepções espontâneas podem ser superadas se assumirmos um referencial teórico que permita dar ênfase não só ao conteúdo dessas concepções, mas também a sua forma de estruturação como instrumento cognitivo. Ou seja, consideramos que o estágio de catalogar concepções pode ser superado se avançarmos para um novo estágio onde possamos propor o entendimento dessas concepções a partir de um referencial teórico que permita circunscrever a formação de conceitos como parte do processo amplo de desenvolvimento do sujeito.

## A teoria histórico cultural

Nesse trabalho, propomos circunscrever a descrição das concepções espontâneas e o processo de elaboração dos conhecimentos científicos a partir da teoria Histórico-Cultural de Vygotsky (2009). A teoria histórico-cultural descreve o desenvolvimento ontogenético (do indivíduo) e filogenético (da espécie humana) a partir da perspectiva do Materialismo Histórico de Karl Marx. Na dimensão ontogenética, o desenvolvimento é entendido como o processo biunívoco de apropriação da cultura pelo indivíduo e do indivíduo pela cultura, onde se entende como cultura o processo e o produto da transformação da natureza pelo trabalho do homem. Nesse processo, movido pela necessidade de produção e manutenção da vida, o homem desenvolve utensílios para mediar sua interação com o mundo e com os outros homens. Por sua vez, os utensílios podem ser divididos em dois grandes grupos: as ferramentas propriamente ditas, que o homem usa para atuar sobre o mundo material, e os signos, que o homem usa para atuar sobre si mesmo e sobre os outros homens, controlando, através de um elemento mediador, o seu próprio comportamento e o comportamento de outros homens. A atribuição de significados aos signos é um processo essencialmente coletivo que ocorre dentro de uma comunidade que compartilha uma mesma cultura. A entrada de um indivíduo em uma comunidade se confunde com o processo de apropriação pelo indivíduo da cultura compartilhada por essa comunidade.

No contexto da Teoria Histórico-Cultural, interessa-nos a descrição da formação de conceitos e seu uso através do pensamento abstrato. Os conceitos são ferramentas culturais que permitem ao indivíduo a constituição de um processo de descontextualização e generalização. O pensamento conceitual permite tratar situações objetivas de uma forma desconectada da experiência imediata, desprendendo o indivíduo do jugo do mundo empírico imediato, accessível pelos sentidos. Essa função permite que o entendimento de uma situação específica possa ser generalizado e utilizado para o entendimento e controle de um conjunto de situações similares. Como o conceito é sempre uma generalização materializada na palavra, o processo de atribuição de significado aos signos se confunde com o processo de formulação dos conceitos. Na perspectiva do indivíduo, a apropriação de um conjunto de conceitos está ligado ao processo de aquisição de uma linguagem.

Vygotsky (2009, p. 241) propõe uma diferenciação entre os conceitos espontâneos e os conceitos científicos. Os conceitos espontâneos são aqueles utilizados no dia a dia e associados ao sendo comum. Os significados desses conceitos estão ligados à experiência imediata e possuem um baixo grau de generalização, ou seja, não estão associados a um sistema conceitual. Os conceitos espontâneos não fazem parte de uma rede conceitual e seu significado se estabelece na relação direta com os objetos empíricos aos quais fazem referência. Além disso, esses conceitos têm uma característica que será fundamental para o entendimento das concepções espontâneas: o controle consciente e voluntário de seu uso é bastante limitado ou simplesmente não existe. Vygotsky exemplificou essa diferenciação pelo uso do substantivo 'irmão' e da palavra 'por que'. Segundo ele, qualquer criança sabe a quem está se referindo quando usa a palavra 'irmão' e sabe concatenar logicamente as ideias causais quando usa a palavra 'por que'. No entanto, a criança que usa corriqueiramente as palavras 'irmão' e 'por que' encontra dificuldade em definir 'irmão' ou em explicar as conexões causais expressas na palavra 'por que'. Isso ocorre porque a criança usa os conceitos com perfeição, mas

não tem consciência sobre o seu uso. Segundo o pesquisador, formular essas definições 'exige que a criança faça de forma consciente e voluntária o que faz de forma espontânea e não arbitrária várias vezes ao dia' (Vygotsky, 2009, p. 340) e que 'A análise da realidade fundada em conceitos surge bem antes que a análise dos próprios conceitos' (Vygotsky, 2009, p. 229).

Os conceitos científicos possuem uma constituição diferenciada em relação aos conceitos espontâneos. O significado dos primeiros não é dado pela experiência imediata, mas é estabelecido dentro de uma rede de relações de vínculo com outros conceitos igualmente abstratos, que estabelecem interconexões de generalidade e hierarquia. O conceito científico sempre se estabelece dentro de um sistema, sendo determinado por um número indefinido de afirmações que o relacionam com outros conceitos do mesmo sistema. Esse aspecto é fundamental na diferenciação entre os conceitos científicos e os espontâneos. Os últimos não estão definidos dentro de um sistema e por isso só podem existir, só tem seu significado definido, quando ligados a um objeto. Em contraposição aos conceitos espontâneos, articulação dos conceitos científicos como instrumento para resolver problemas ou entender situações dadas deve ser consciente e voluntária. Essa articulação não deve levar em consideração outras concepções que não sejam aquelas que tem seu significado oriundo da própria rede que dá suporte aos significados dos conceitos científicos utilizados.

Os conceitos espontâneos e científicos possuem diferenciações não só no seu conteúdo, mas também na sua forma de elaboração e uso. Na sua origem, os conceitos científicos são elaborados para resolver problemas científicos específicos historicamente dados. Assim, os conceitos científicos tem sempre um aspecto operacional, que permite ao sujeito usá-los para resolver problemas. As teorias científicas são resultados da sistematização desses conceitos e apresentam então uma rede de significados, reunindo conceitos de diferentes níveis de generalidade e abstração. No processo de aprendizagem, é necessário que o aprendiz articule esses mesmos conceitos de forma consciente e voluntária. Assim, enquanto o conceito espontâneo é usado de forma inconsciente, o conceito científico só se estabelece como tal quando seu uso se torna consciente, voluntário e desligado de contextos específicos.

## O entendimento das concepções espontâneas no contexto da teoria histórico-cultural .

Como salientamos, as investigações sobre concepções espontâneas têm dado ênfase à busca de relações conceituais subjacentes a essas concepções, relações essas que são induzidas a partir da interpretação dos resultados de pesquisa. Abordar esses resultados na perspectiva da Teoria Histórico-Cultural permite reorganizar as ênfases, deslocando o foco da investigação do conteúdo para as relações estruturais dessas concepções. Assim, o primeiro ponto a ser salientado é o baixo grau de generalização e a forte dependência de contexto dessas concepções. Como salientam Jiménez Gómez, Solano e Marín (1997), diferentes metodologias de investigação e diferentes formas de interpretar os resultados podem levar a divergências na interpretação dos resultados. Essa diferença nos resultados, como os apresentados na revisão de Rezende E Souza Barros(2001), mostra a forte dependência de contexto da articulação dos conceitos espontâneos elaborada pelos sujeitos das pesquisas. Assim como os conceitos espontâneos,

essas articulações são fortemente dependentes de contexto e adquirem uma formulação diferenciada para cada situação proposta.

O segundo aspecto evidenciado é a ausência de um sistema conceitual associado às concepções espontâneas. Essa ausência de sistema é revelada por diversos indicadores. O primeiro indicador é a não diferenciação dos conceitos básicos, como, no caso da Mecânica, os conceitos de velocidade e aceleração ou de força e energia cinética. O segundo indicador é a presença de contradições nas afirmações espontâneas, contradições essas que o sujeito é incapaz de perceber. A ausência de sistema nos conceitos espontâneos torna imperceptíveis as contradições, pois a contradição entre dois conceitos só pode ser percebida quando ambos estão subordinados a conceitos mais gerais em uma rede de significados. Como o sujeito não se vale dessa rede, as contradições são imperceptíveis.

O terceiro aspecto é o uso não consciente e não voluntário das concepções espontâneas. De forma similar ao uso da palavra 'irmão', o aluno se vale, na sua experiência diária, da noção de que a velocidade de um corpo é proporcional à força aplicada sobre esse corpo. Essa noção e as outras a ela associadas são utilizadas no dia a dia sem que o aluno perceba. Ou seja, seu uso não é consciente nem voluntário. Quando é instigado a responder uma questão cinemática qualitativa, o aluno articula essas noções, mas não sabe explicar porque as utilizou.

Os três aspectos destacados acima foram examinados em Bilhalba e Ayala Filho (2013), onde é apresentado um estudo sobre concepções espontâneas em cinemática que evidencia a importância da ausência de sistema e do uso não consciente e voluntário na constituição dessas concepções. No estudo, alunos de uma disciplina introdutória de Física em um Curso em Licenciatura responderam dois problemas sobre composição de movimentos. No primeiro, um avião, que se move com velocidade constante horizontal, libera uma bomba sem realizar força sobre a mesma. É solicitado ao aluno que descreva qualitativamente a trajetória da bomba percebida por um observador que se move com o avião e por um observador fixo no solo. No segundo problema, em um canal com correnteza, um peixe salta perpendicularmente à superfície da água. O problema solicita que o estudante descreva a trajetória do peixe observada por um pescador na margem do canal, por um pescador que acompanha a correnteza e defina qual a relação entre as velocidades observadas pelos dois pescadores. Os resultados mostram que a maioria dos alunos considera que a bomba, ao se afastar do avião, perde o movimento original e desenvolve uma trajetória retilínea para um observador fixo em relação ao solo. O mesmo acontece com o movimento do peixe. No entanto, a ênfase do trabalho não foi examinar o conteúdo das concepções, mas sim a forma como o aluno as articula. Em entrevista, foi evidenciada a não existência de uma rede se relações entre os conceitos, pois os alunos não conseguiam perceber a contradição entre suas respostas. Tanto os alunos que usaram concepções espontâneas quanto os que responderam de acordo com a cinemática básica afirmaram que a velocidade do peixe observada pelos dois pescadores em movimento relativo é a mesma. Os resultados mostram que mesmo o estudante que sabe definir velocidade e responde corretamente qual será a trajetória do objeto em movimento, ainda não sabe compor corretamente os movimentos e ainda não desenvolveu a noção de adição de velocidades e de movimento relativo. Quando é solicitado ao aluno que justifique sua descrição dos movimentos, fica bem clara a diferenciação entre o uso consciente dos conceitos cinemáticos e o uso não

consciente das concepções espontâneas: sempre que um aluno usa uma concepção espontânea ele não consegue explicitar a articulação conceitual realizada. A articulação das concepções espontâneas se dá de forma não consciente e não voluntária. As relações de articulação entre concepções espontâneas que o sujeito estabelece para responder os diferentes testes de diferentes pesquisas são fortemente dependentes de contexto e adquirem uma formulação diferenciada para cada situação proposta. Em outras palavras, os resultados mostram que não existe um sistema conceitual subjacente às concepções espontâneas. Assim, as proposições para a estrutura conceitual implícita ou subjacentes às concepções espontâneas apresentadas na literatura tem origem no próprio processo de interpretação dos resultados da pesquisa e não em uma suposta estrutura conceitual implícita compartilhada pelos sujeitos investigados.

A Teoria Histórico-Cultural, tomada como referencial teórico, permite redimensionar a ênfase dada a diferentes aspectos das concepções espontâneas abordadas na literatura. É preciso deslocar a atenção do conteúdo para a dinâmica de articulação dessas concepções. Assim, ao contrário da afirmação de Viennot (1979) de que a origem da resistência em modificar as concepções espontâneas está na auto- consistência dos esquemas intuitivos, afirmamos que esses esquemas não são consistentes e a sua força não está na consistência. A sua resistência a modificação está sim no fato de serem articulados de forma não consciente e não voluntária e no fato de não terem seus significados definidos por um sistema articulado de relações conceituais. A combinação desses dois fatores torna as contradições imperceptíveis e inviabiliza uma tomada de consciência. A tomada de consciência e a percepção das contradições devem ser o ponto de partida para a elaboração dos conceitos científicos.

Concluímos que, na perspectiva da Teoria Histórico Cultural, a elaboração de práticas pedagógicas que pretendam ajudar os estudantes a construir os conceitos científicos depende da modificação no próprio processo de investigação dessas concepções nas diferentes áreas da Física. É necessário que se desloque a atenção do conteúdo das concepções, cuja abordagem representa uma representação instantânea, congelada, de um processo de formação de conceitos que não é estático. É necessário deslocar a atenção do produto 'conceito científico' para o processo de formação desse conceito. Assim, a investigação sobre as concepções será apenas parte da investigação da elaboração dos conceitos científicos. Nessa dinâmica será necessário investigar também estratégias para a tomada de consciência, para promover o uso consciente e voluntários dos conceitos e para o uso cada vez mais independente de contexto. A atenção e o controle do sujeito deverão ser cada vez mais conscientes, deslocando o controle de situações contingentes, com descrições empíricas e extralinguísticas para situações gerais, com descrições não contingentes, abstratas e linguísticas.

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