PROPOSIÇÃO DE UM INSTRUMENTO PARA INVESTIGAR O PERFIL CONCEITUAL COMPLEXO DE TEMPO EM PROFESSORES DE FÍSICA EM FORMAÇÃO

## PROPOSIÇÃO DE UM INSTRUMENTO PARA INVESTIGAR O PERFIL CONCEITUAL COMPLEXO DE TEMPO EM PROFESSORES DE FÍSICA EM FORMAÇÃO

## PROPOSAL OF AN INSTRUMENT TO INVESTIGATE THE PHYSICS PRE-SERVICE TEACHERS' COMPLEX CONCEPTUAL PROFILE OF TIME

## Fernanda Sodré 1,2 , Cristiano Mattos 2

1 Colégio Bandeirantes, fefecavaliere@gmail.com

2 Universidade de São Paulo/Instituto de Física, mattos@if.usp.br

## Resumo

Em perspectiva Vigotskiana, conceitos são sistemas de relações e generalizações contidos nas palavras, oriundos da práxis humana e que são internalizados pelos indivíduos ao longo de seu processo de desenvolvimento. Tratase, portanto, de elaborações associadas a processos vivenciais dinâmicos e, portanto, para nós, não devem ser descritos como lista de atributos, dotados de propriedades suficientes, capazes de existirem de uma maneira isolada, imutável. Contudo, nos cursos de Física do ensino médio e mesmo na Licenciatura, trabalhase com conteúdos nos quais o conceito de tempo é considerado, em geral, como parâmetro matemático, abstrato, o que nos leva a pensar que as concepções junto ao perfil conceitual complexo de professores de Física em formação provavelmente estarão bastante marcadas por noções numéricas, em detrimento do reconhecimento de diferentes sentidos deste conceito e seus domínios de validade, e também de elementos históricos relacionados às suas gêneses. Para investigarmos esta hipótese no processo de formação de professores, foram realizadas entrevistas com professores em pré-serviço em diferentes amostras do curso de Licenciatura. Para a análise das entrevistas, criamos um instrumento a partir das dimensões do modelo de perfil conceitual complexo e das escalas genéticas de Vigotski. Por meio deste instrumento, pudemos identificar importantes aspectos e transformações relativas às concepções de tempo de professores em formação ao longo do curso de Licenciatura.

Palavras-chave : Teoria da Atividade Sócio Cultural Histórica, Perfil conceitual complexo, Tempo, Formação de professores de física, Professores de Física em pré-serviço.

## Abstract

In a Vygotskyan perspective, concepts are conceptual relations systems contained within words that emerge in a generalization process, originated from human praxis . Subjects throughout their development process internalize concepts. Therefore, concepts are elaborations associated with the subjects' dynamic experiential processes and should not be described as an unchangeable, isolated list of attributes. Nevertheless, whether at high school or university level, the concept of time is considered only as an abstract mathematical parameter during Physics teaching. This practice indicates that both in-service and pre-service Physics

teachers are marked with simple numerical and mathematical concept of time. In order to investigate the development of this mark in the teacher training process, interviews were conducted with pre-service teachers in different samples of undergraduate Physics teachers' courses. For the analysis of the interviews, we built an instrument based on both Vygotsky's genetic scales and the dimensions of the complex conceptual profile model. Through this instrument, we were able to identify the meanings in order to investigate characters and values assigned through the concept of time by pre-service Physics teachers, throughout their university degree.

Keywords : Cultural Historical Activity Theory, Complex Conceptual Profile, Time, Physics Teacher Education, Pre-service Physics Teacher.

## Introdução

Na área de ensino de física, o conceito de tempo assume papel central, sendo estudado de diferentes formas, seja do ponto de vista da mecânica, da termodinâmica, da relatividade especial e geral ou da mecânica quântica. Contudo, no Brasil, considerando o ensino de física na escola média, pouca ou nenhuma reflexão é feita em relação ao conceito de tempo, nem mesmo nos materiais didáticos. Os cursos e as abordagens de manuais, em geral, se resumem ao tratamento das unidades de medida temporais, onde o tempo é somente utilizado de forma mecânica, como parâmetro matemático abstrato. (CROCHIK, 2013; SOUZA 2008; MARTINS, 2007).

De fato, os assuntos relacionados ao tempo costumam fascinar estudantes e futuros professores de física, porém raramente são debatidos seu limites e significados nos diferentes contextos de uso. Diante deste descompasso consideramos relevante investigar como tal conceito é compreendido por professores de física em formação, o que nos fez realizar entrevistas com amostras destes professores.

## Perfil conceitual complexo e Atividade

Diversos modelos de aprendizado foram propostos nos anos 80, sendo o de maior sucesso o modelo de mudança conceitual (Posner, 1982). Este modelo pretendia representar o processo de aprendizagem por meio de um processo de substituição das concepções prévias do estudante pelas concepções científicas. O modelo de mudança conceitual foi muito utilizado, até que se percebeu que as concepções prévias não eram eliminadas, mas que coexistiam com as concepções científicas aprendidas na educação formal dos sujeitos. Como proposto, inicialmente, o modelo de mudança conceitual começou a ceder espaço para outros, que consideravam a possibilidade da coexistência entre diferentes sentidos de um mesmo conceito (MORTIMER, 1995, 1998, 2000, MORTIMER et al . 2014). Contudo, a noção de perfil conceitual continuou sendo revista e avanços nas perspectivas prévias apontadas por Mortimer (1995) resultaram na proposição de uma teoria (Mortimer et al , 2014). Aqui, porém, estamos alinhados com a perspectiva do perfil conceitual complexo de MATTOS (2014).

Em linhas gerais, a noção de perfil conceitual complexo corrobora a ideia de que um conceito possui diferentes sentidos, tomados como zonas do perfil conceitual. Entretanto, para o autor, cada perfil conceitual possui, além das dimensões epistemológica e ontológica, uma dimensão axiológica.

A abordagem do perfil conceitual complexo também leva em conta que a aprendizagem não deve ser considerada apenas como um acréscimo de novas zonas do perfil conceitual, mas também como uma transformação do conjunto de suas zonas. A aprendizagem então é vista como uma atividade coletiva com um propósito definido e seu sucesso dependente de uma série de articulações entre as ações dos sujeitos.

É desta forma que visualizamos uma relação entre atividade humana e perfil conceitual complexo: diante de determinados objetivos, é a atividade quem explicita dêixis dentre aquelas disponíveis no contexto, possibilitando que zonas específicas ressoem determinando os sentidos das mediações estabelecidas entre os sujeitos da atividade, constituindo dialeticamente sua consciência.

## Objetivo do trabalho e hipótese inicial

O objetivo desta pesquisa foi de investigar como professores em formação compreendem o conceito de tempo e, nossa hipótese inicial era de que as zonas mais acessadas por estudantes do curso de graduação estariam bastante ligadas a um tempo matemático, ou seja, vinculado à medida do relógio e, provavelmente, o curso de Licenciatura deveria reforçar esta interpretação. Sabemos que, ao longo dos anos, outros sentidos do conceito são introduzidos - como os relacionados à Termodinâmica e à Relatividade Restrita, porém, acreditávamos que estes permanecerão circunscritos as atividades das disciplinas. Ora, além de conhecer os diferentes sentidos do tempo referentes às teorias da Física, acreditamos que professores devem ser capazes de identificar outros mais, estabelecendo relações entre eles, percebendo contextos distintos de uso, discrepâncias entre seus aspectos, etc.

## Metodologia

A fim de explorar a conexão entre as diversas zonas do perfil conceitual de tempo e as atividades humanas que as envolvem, realizamos um levantamento da evolução histórica do conceito pesquisando autores de filosofia e história da ciência. Outra importante etapa metodológica da pesquisa, feita numa escala mais local, refere-se à realização de um estudo sobre o currículo do curso de formação de professores de física. Nesta etapa, investigamos quais atividades envolvendo o conceito de tempo os estudantes são expostos nas disciplinas da Licenciatura (SODRÉ, 2017).

Para a coleta de dados, considerando as condições concretas, tivemos de criar uma alternativa para nossa investigação: a fim de obter certa homogeneidade qualitativa entre os participantes em relação a condições sociais, histórico e culturais, criamos critérios para seleção de participantes das amostras. São eles: (i) o sujeito deveria estar cursando seu primeiro curso universitário; (ii) deveria manifestar a intenção de se tornar professor de Física; (iii) sua atividade principal ou dominante deveria ser o curso de Licenciatura em Física.

Desta forma, selecionamos estudantes envolvidos de maneira semelhante com as atividades da Licenciatura. Elaboramos um questionário preliminar aplicado antes da realização das entrevistas. Assim, com o intuito de propor perfis conceituais complexos de tempo para nossas amostras, construímos um instrumento de levantamento de concepções de tempo nos baseando nos sentidos do tempo

obtidos em nosso estudo histórico e nas dimensões do perfil conceitual complexo. Formulamos perguntas com dêixis que direcionassem o participante não somente ao seu contexto mais imediato (como o da sala de aula da Licenciatura), mas para os externos ao curso, abrangendo contextos sociais e culturais (SODRÉ, 2017).

## Metodologia de análise: MOP

Como explicamos anteriormente, entrevistamos estudantes do curso de Licenciatura em Física com o intuito de elaborar uma proposta de levantamento de perfil conceitual complexo de tempo para esta amostra. Para tanto, foi necessário criar uma maneira de identificar nas falas dos entrevistados, as dimensões do perfil conceitual complexo e também de reconhecer aspectos ligados a historicidade do conceito. A partir desta necessidade construímos um instrumento de análise dos dados baseados no método genético de Vigotski (SODRÉ, 2017) e nas dimensões do perfil conceitual complexo (MATTOS, 2014), com o qual pudéssemos observar a intersecção dos planos genéticos com as dimensões do perfil conceitual complexo. Designamos tal instrumento, criado por nós, de matriz de organização da polissemia do conceito (MOP), uma vez que este apresenta uma organização das concepções dos entrevistados em diferentes formas de conhecer o tempo - seja pelo movimento dos astros, pela medida do relógio, pelas sensações do organismo, pelas mudanças climáticas, etc. com distintas naturezas - cíclica, linear, com algum formato ou constituição, etc. e também com diferentes valores e fins para o conceito.

A criação da MOP (por nós), envolveu a elaboração de critérios para cada nível genético a fim de distinguir diferentes contextos acessados pelos estudantes e, também para cada dimensão do perfil conceitual complexo. Vamos a eles: Para a Microgênese, consideramos eventos curtos - situações ocorridas na casa do sujeito, na sua escola, família, isto é, situações específicas vividas pelo sujeito. Para a Sociogênese, consideramos eventos mais duradouros, relativos às situações ocorridas na comunidade, na sociedade em que o sujeito vive. Para a Ontogênese, eventos longos: situações ocorridas na história das sociedades e para a Filogênese, eventos relacionados à história da espécie humana. Quanto às dimensões do perfil conceitual complexo, a dimensão epistemológica trata de 'como' o sujeito conhece um objeto, relacionando-o ao conhecimento científico, à história, filosofia da ciência. A dimensão ontológica foi considerada como relativa à natureza dos objetos, referindo-se à questão do 'o que é' o objeto e, a dimensão axiológica refere-se aos valores e fins atribuídos aos objetos.

A ideia destes critérios era investigarmos como os estudantes percebem o tempo, como os concebem e como os valorizam, em diferentes contextos, nas diversas escalas, seja na aula de Física de seu curso, na sua casa ou num contexto diferente do seu imediato, quando o sujeito poderá se remeter a sentidos presentes em outras comunidades e sociedades, ao longo da história.

Para a construção das categorias de análise, inicialmente, discriminamos em três grandes conjuntos os sentidos associados às dimensões do perfil conceitual complexo. Discriminamos (por meio de cores nas transcrições dos dados) a dimensão epistemológica encontrada nas falas dos participantes, quando criamos categorias iniciais (tempo como medida, tempo como transformação etc.). As respostas classificadas na dimensão ontológica fazem menção à natureza do conceito, sendo identificadas principalmente quando é perguntado diretamente sobre a natureza do conceito, e na fala do entrevistado há a utilização do verbo ser para o

tempo acompanhado de um predicativo. E para a dimensão axiológica utilizamos fontes de textos diferentes da Times New Roman. Sobre o reconhecimento dos critérios que estabelecemos para as escalas genéticas de Vigotski, este foi feito por meio de diferentes cores. Num primeiro momento, foram elaboradas 13 categorias, que posteriormente, sofreram fusões e tornaram-se oito categorias mais gerais: Tempo matemático, Tempo da sinergia, Tempo como transformação, Tempo da Física, Tempo absoluto,Tempo sentimental, Reflexão sobre o tempo, Tempo como valor de troca.

## Resultados

Os entrevistados foram divididos em quatro amostras. Cada uma das três primeiras amostras foi formada por 4 integrantes que cursavam, respectivamente, o primeiro, o segundo e o terceiro ano da Licenciatura em Física, nos períodos diurno e noturno. A quarta amostra foi formada por 5 integrantes que cursavam entre o quarto ano do curso (no turno diurno) e o quinto ano (do turno noturno) da licenciatura oferecido pelo IFUSP/SP.

A seguir, apresentamos alguns trechos de entrevistas para ilustrar nossos resultados. Com relação à classificação na escala da Filogênese, nas dimensões epistemológica e ontológica, um estudante do último ano da licenciatura fez referência aos limites e possibilidades da espécie (lesma) associado a algum tipo de compreensão, interação que esta criatura estabelece com o tempo:

- (...) Eu acho que seria muito difícil, existir uma lesma, com toda aquela velocidade que elas tem, com a capacidade cognitiva que nós temos... porque aí você não consegue fazer nada. Já imaginou você com essa capacidade cognitiva e, cê não consegue falar, cê não consegue ir até a porta, cê não consegue abrir o livro... é estranho, ou você demora 2 horas para abrir um livro? Fazer esse movimento? Abrir uma página? É assustador (...)

Como exemplo de classificação na ontogênese, apresentamos a fala deste licenciado do terceiro ano da licenciatura, em que o conceito de tempo é relacionado a história de outras sociedades, como egípcios e a questão das cheias do rio Nilo, que foram marcadoras de tempo e, portanto, constituíram uma maneira de se conhecer e estabelecer a ele certa natureza:

Estudante 8, terceiro ano: Eu acho que no começo, (...) sei lá para os antigos egípcios (...), era algo que nem era muito filosofado a respeito (...). Mas, depois, veio com a ideia, (...) em tal período ficava mais frio, ou vinha o inverno, ou a enchente do rio Nilo, e isso deu uma associada... assim, eventos associaram o tempo, então, sempre que o rio Nilo enche, acontece num período tal, num período de tempo tal ou... alguma coisa assim...

Para exemplificar a sociogênese, seguimos com um trecho da entrevista de um estudante do terceiro ano que pudemos associar, mais diretamente, à questão da apropriação dos produtos culturais da sociedade:

Estudante 4, terceiro ano: As pessoas sabem que o tempo... acho que eles olham o tempo cronológico (...) é que a gente aceita o tempo como uma coisa natural, mas se eu não sei nem o que é tempo(...) A gente vai aceitando (...) Não sei explicar a natureza do tempo propriamente.

Neste trecho, o entrevistado expõe que, se por um lado o tempo é conhecido, aceito e utilizado, sem maiores questionamentos por todos (dimensão epistemológica), em relação à natureza (dimensão ontológica) é considerada a

dificuldade de explicá-la/compreendê-la. Sobre a microgênese, apresentamos estes dois exemplos de falas:

Entrevistadora: você acha que a dilatação do tempo só acontece na teoria? Estudante 4, terceiro ano: Vou ser bem sincero, é que, pensar que o tempo dilata, que o espaço contrai, é muito difícil. Eu não sei nem explicar direito como olhar o tempo dessa maneira. (...)cê não para pra pensar que isso existe (...) É que eu tô pensando no caso da bomba que explodia, e se ia salvar a pessoa, qual a velocidade que tinha que ir para chegar... uma coisa louca!

Este trecho, classificado na escala da Microgênese e nas dimensões epistemológica/ontológica, se referem a contextos específicos da Física, onde pudemos investigar a construção de significados a partir das situações que o sujeito participa, no caso, nas atividades do curso de licenciatura em Física.

Com relação aos resultados, verificamos, por meio de nosso instrumento, um maior número de respostas obtidas na intersecção entre a escala microgenética e a dimensão epistemológica do perfil conceitual complexo, para as quatro amostras do curso de Licenciatura. A escala microgenética diz respeito ao conhecimento adquirido junto as vivências próximas do participante, correspondendo a maneira pela qual o sujeito conhece o tempo. Esta categoria foi identificada quando encontramos, nas falas dos estudantes, a referência ao tempo por meio de instrumentos, sejam eles relógios, organismos, astros, luz, etc.

Também foi notável o crescimento das respostas dos alunos classificadas na categoria 'tempo da Física' ao longo dos anos da graduação. Interpretamos este resultado junto da aproximação estabelecida entre a atividade dominante destes participantes e o curso de Licenciatura. Assim, neste momento de análise, ainda que hajam imprecisões (dada a própria microgênese dos participantes) consideramos razoável justificar o crescimento da categoria 'tempo da Física' principalmente devido aos avanços nos semestres da graduação, quando os alunos passam a lidar com o conceito de tempo em diferentes contextos físicos, como em Gravitação, Termodinâmica, Eletromagnetismo, etc. Outro aspecto que vamos destacar, referese aos baixos valores encontrados nas intersecções entre a dimensão ontológica e as quatro escalas genéticas. A dimensão ontológica refere-se à natureza do objeto algo que envolve certa reflexão e, muitos estudantes comentaram que somente foram pensar na natureza do tempo no momento da entrevista. Dos 17 entrevistados, apenas 4 (aproximadamente 23% da amostra) afirmaram já ter realizado uma reflexão e discussão sobre o conceito tempo durante alguma atividade no curso da Licenciatura em Física, ou mesmo fora da universidade. Os 77 % restantes, afirmaram não ter parado para pensar no assunto, ou participado de alguma atividade cujo objetivo fosse discutir o conceito de tempo.

Ainda sobre o notável crescimento ao longo dos anos do curso com relação à categoria 'tempo da Física', no cruzamento da escala microgenética junto à dimensão epistemológica, as respostas dos estudantes do primeiro ano classificadas nesta categoria correspondem, no geral, ao contexto da Mecânica Clássica, em situações envolvendo cálculos de intervalos de tempo durante deslocamentos.

A partir do segundo ano da Licenciatura, as falas dos entrevistados classificadas na categoria 'tempo da Física' passaram a apresentar outros contextos envolvendo o conceito de tempo, como aqueles relativos à disciplina 'Física do calor' e mesmo 'Relatividade Restrita'. Esta última, ainda que estes alunos ainda não a tenham cursado, segundo seus próprios relatos, a proximidade de sua

realização e a vivência na universidade são fatores motivadores para a busca de informações sobre o tema, fora das disciplinas curso de Licenciatura.

Na amostra 1, de entrevistados do primeiro ano, obtivemos um valor maior de registros para a categoria 'tempo matemático'. Este resultado já era esperado, uma vez que estes participantes estão no início do curso e, no ensino médio e mesmo em grande parte das atividades humanas, o tempo é interpretado como numérico, abstrato, associado à sua medida. Já no segundo ano, houve um expressivo aumento de registros na categoria 'tempo da Física', principalmente porque, estes participantes mostravam-se entusiasmados com o tema da relatividade e da Física moderna, acessando estes contextos durante a entrevista, mesmo não tendo cursado as disciplinas.

Assim, entendemos que a categoria 'tempo da Física' obteve aumento ao longo do curso, devido as disciplinas da área da Física que, como mencionamos, vai introduzindo o tempo em outros contextos, promovendo mais abstrações, tornando este conceito mais complexo. Percebemos que a concepção do 'tempo matemático' - do tempo como um número que varia, de certa forma, é sustentada ao longo de todo o curso, mostrando-se bastante arraigada em nossas amostras.

## Considerações finais

Neste trabalho, o instrumento de pesquisa que construímos - a Matriz de Organização da Polissemia do Conceito (MOP) para a análise das entrevistas, se mostrou providencial para a exposição de aspectos acerca das concepções de tempo de professores em formação. Por meio deste instrumento, verificamos transformações nas concepções dos licenciados ao longo dos anos do curso, principalmente em relação aos instrumentos pelos quais o tempo é conhecido. Pudemos investigar aspectos relacionados aos valores e fins atribuídos ao tempo, suas naturezas, historicidade e, encontramos também, a sobreposição de níveis vinculados a determinados sentidos do conceito de tempo em contextos diversos da família, da escola, da Física, da sociedade. A concepção de tempo mais utilizada e exercitada na Licenciatura, e que também está presente nas falas dos estudantes refere-se ao tempo matemático. As disciplinas do curso, ao trabalharem com o tempo em atividades de resolução de exercício, privilegiam o sentido do tempo numérico, matemático e, a falta de elementos históricos e de discussões sobre o domínio de validade de seus sentidos acaba por promover um distanciamento, ou envelopamento dos sentidos do tempo introduzidos nas disciplinas. Entendemos que os diferentes sentidos do tempo apresentados aos alunos podem adquirir uma aparência de instrumentos acessórios, artificiais, puramente teóricos, mantendo um privilégio para a concepção de tempo como apenas numérica, paramétrica, matemática e abstrata.

Para nós, o conhecimento do contexto de origem dos sentidos do tempo, bem como das atividades pertencentes ao cenário em que este foi construído, contribui para alimentar um repertório de situações e atividades reais envolvendo o tempo, a ponto do estudante ser capaz de identificar, naqueles exercícios da apostila da Relatividade, um sentido para o tempo não puramente teórico, artificialmente criado e presente em materiais didáticos, destinado à realização de uma determinada disciplina, num momento particular de formação da faculdade de Física, mas como um resultado da atividade da humanidade, construída e vivenciada por homens do século XIX e XX, que forneceram efetivas contribuições

para o movimento do conceito de tempo, proporcionando novo contorno para este conceito junto a nova visão de mundo.

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