A TEORIA DA FLEXIBILIDADE COGNITIVA E OS CONCEITOS UNIFICADORES: ENCADEAMENTOS E IMPLICAÇÕES

## A TEORIA DA FLEXIBILIDADE COGNITIVA E OS CONCEITOS UNIFICADORES: ENCADEAMENTOS E IMPLICAÇÕES TEÓRICAS

## THE THEORY OF COGNITIVE FLEXIBILITY AND THE UNIFYING CONCEPTS: LINKS AND THEORETICAL IMPLICATIONS

## Graciely Rocha Braga 1

1 Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia/Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas, graciely.braga@uesb.edu.br

## Resumo

As pesquisas em ensino de Ciências sinalizam para o ensino comprometido com a formação de um cidadão contemporâneo, capaz de fazer julgamentos, tomar decisões, apresentar explicações e utilizar de maneira adequada diferentes tecnologias. Os Conceitos Unificadores intentam minimizar o fracionamento dos conhecimentos das Ciências da Natureza na educação escolar e possibilitar o desenvolvimento de temas significativos na sala de aula. A resolução de problemas e tomadas de decisões também são objetos de estudo da Teoria da Flexibilidade Cognitiva (TFC), e estão associados à transferência do conhecimento para novas situações, requerendo o desenvolvimento de estruturas de conhecimento flexíveis. Para isto a TFC utiliza uma abordagem de conteúdo centrada no estudo de casos. Neste trabalho, destacamos a função que a TFC e os Conceitos Unificadores podem assumir como teorias que se complementam e, articulados numa via de mão dupla, avançam na estruturação e desenvolvimento de situações de ensino potenciais para apropriação de conhecimentos que exerçam uma influência significativa no enfrentamento de situações-problemas das Ciências ou da vida diária dos estudantes.

Palavras-chave : Teoria da Flexibilidade Cognitiva, Conceitos Unificadores, Ciências da Natureza.

## Abstract

Research in science education signal for teaching committed to the formation of a contemporary citizen, capable of making judgments, making decisions, presenting explanations and using different technologies appropriately. The Unifying Concepts aim to minimize the fraction of the knowledge of Natural Sciences in school education and to enable the development of significant themes in the classroom. Problem solving and decision making are also objects of study of the Theory of Cognitive Flexibility (TFC), and are associated with the transfer of knowledge to new situations, requiring the development of flexible knowledge structures. For this, TFC uses a content approach centered on case studies. In this work, we highlight the role that TFC and the Unifying Concepts can assume as theories that complement each other and, articulated in a two-way street, advance in the structuring and development of potential teaching situations for the appropriation of knowledge that exert a significant influence in coping problem situations in science or in students' daily lives.

Keywords : Theory of Cognitive Flexibility, Unifying Concepts, Natural Sciences.

## Introdução

As pesquisas em ensino de Ciências que aproxima temáticas da Ciência e Tecnologia com a sala de aula sinalizam para o ensino compromissado com a formação de um cidadão contemporâneo (MENEZES, 1980; DELIZOICOV; ANGOTTI; PERNAMBUCO, 2011; SASSERON; MACHADO, 2017), Documentos oficiais também indicam que as Ciências da Natureza devem criar condições para que os estudantes possam explorar os diferentes modos de pensar e de falar a cultura científica, desenvolvendo um pensamento não apenas capaz de compreender e interpretar o mundo, mas também de transformá-lo com base nos aportes teóricos e processuais das Ciências. (BRASIL, 2017; 2018).

Alguns temas importantes atravessam os limites disciplinares, quer estejamos a considerar o funcionamento do corpo humano, a produção de energia elétrica, ou a história de civilizações primitivas. São temas que transcendem as disciplinas e que se tornam férteis para explorar diferentes problemáticas em diferentes áreas do conhecimento, espaços e épocas. Constatamos nos trabalhos de Angotti (1993) quatro conceitos, superiores às disciplinas, fluidos e não estruturados rigorosamente, denominados Conceitos Unificadores : transformações, regularidades, energia e escalas . Os Conceitos Unificadores intentam minimizar o fracionamento dos conhecimentos das Ciências da Natureza na educação escolar e possibilitar o desenvolvimento de temas significativos na sala de aula.

Por sua vez, a resolução de problemas e tomadas de decisões são objetos de estudo da Teoria da Flexibilidade Cognitiva (TFC), e estão associados à transferência do conhecimento para novas situações. 'O conhecimento que terá que ser usado de várias maneiras tem que ser aprendido, representado e experimentado (em aplicação) de muitas maneiras' (SPIRO et al., 1988, p.3, tradução nossa), requerendo novas formas de conceber o processo de ensino e aprendizagem. Na busca pelo desenvolvimento de estruturas de conhecimento flexíveis, a TFC utiliza uma abordagem de conteúdo centrada no estudo de situações reais, os casos, estes devem ser variados e abrangerem diferentes perspectivas do contexto para que os alunos desenvolvam um pensamento complexo (SPIRO, 1987).

Entendemos que esses casos devem ser organizados tendo como guia um currículo relevante que possibilite uma variabilidade conceitual e estes sejam analisados por uma dimensão epistemológica. Neste trabalho, buscamos verificar a função que a TFC e os Conceitos Unificadores podem assumir como teorias que se complementam e, articulados numa via de mão dupla, avançam no que diz respeito à estruturação e desenvolvimento de situações de ensino potenciais para apropriação de conhecimentos que exerçam uma influência significativa na formação cultural científico-tecnológica e na melhoria do raciocínio no enfrentamento de situações-problemas das Ciências ou da vida diária dos estudantes.

## Múltiplas Representações do Conhecimento: A Teoria da Flexibilidade Cognitiva

A capacidade de usar o conhecimento de modo flexível e adaptá-lo de forma eficiente a contextos variados é o principal propósito da TFC; uma teoria de ensino,

aprendizagem, representação e aplicação do conhecimento que vem sendo desenvolvida desde a década de 80 por Rand Spiro e colaboradores. Os primeiros trabalhos sobre a TFC aludem às dificuldades que alunos de medicina nos Estados Unidos apresentavam em transferir os conhecimentos adquiridos nas aulas para novas situações, problema verificado por Spiro e colaboradores após pesquisar a razão de tantos processos causados por negligência médica (PESSOA, 2001).

A TFC delimita a sua aplicação para aprendizagem de conhecimentos a um nível avançado, em domínios complexos e pouco estruturado. Nesse nível o estudante adquire uma compreensão mais profunda do assunto a fim de possibilitar a aplicação desse conhecimento em diferentes contextos. Um domínio complexo e pouco estruturado é caracterizado por um grande número de conceitos que interagem de diferentes formas. Conceitos em que a relação é relevante para explicar uma situação, ou, associação de conceitos que se torna incoerente para se aplicar a um caso; visto que, a irregularidade está associada à complexidade e pouca estruturação, sendo necessário se atentar ao todo e à interação com os contextos (SPIRO et al, 1987).

A TFC busca desenvolver no sujeito a capacidade de 'representar o conhecimento de forma flexível na memória e recombinar essas representações para compreender diferentes contextos' (SPIRO et al, 1987, p.2, tradução nossa), ou seja, desenvolver a Flexibilidade Cognitiva. Mas como o conhecimento deve ser adquirido e organizado para facilitar uma gama de aplicações futuras? Dentre as inúmeras sugestões apresentas pela TFC, estão as múltiplas representações do conhecimento, o estudo de casos, conhecimento conceitual aplicado ao caso, interconexões entre os casos e participação ativa dos estudantes.

As múltiplas representações do conhecimento é uma das mais importantes recomendações da TFC. Ao invés de representações de conhecimento engessadas, as múltiplas representações de conhecimento ou múltiplas perspectivas de análise ou explicações de determinada situação buscam representar o conhecimento de muitas maneiras, permitindo que o conhecimento seja usado de diferentes formas para diferentes fins. As representações são construídas para se ajustarem à necessidade de um determinado contexto, '[...] as múltiplas representações não se limitam aos conceitos ou temas, mas estende-se aos casos' (PESSOA, 2001, p.157).

Os casos são elementos cruciais na TFC para possibilitar um conhecimento aplicado, a abordagem de conhecimento é centrada no estudo de casos. Estes são situações reais, podem ser um capítulo de um livro, uma notícia, um acontecimento histórico; devem ser variados e abrangerem diferentes dimensões do conhecimento, constituem uma unidade complexa que engloba aspectos gerais do conhecimento (BRAGA, 2019). Cada caso complexo do mundo real é decomposto e representado ao longo de muitas perspectivas ou unidades menores - os mini casos. Estes permitem que aspectos importantes que se perderiam no estudo do todo sejam vistos de maneira relevante. '[...] Além disso, torna-se mais fácil estabelecer relações entre unidades pequenas, os mini casos, do que unidades maiores, casos' (PESSOA, 2001, p. 174).

Na TFC, o conhecimento é construído através da sua utilização, conhecimento para uma aplicação efetiva em detrimento de conceitos abstratos, o conhecimento está nos casos e mini casos. As representações do conhecimento são altamente interligadas, os conceitos não podem ser ensinados como fragmentos

separados, mas relacionados. Assim, deve-se estabelecer conexões entre os casos e mini casos, principalmente entre casos aparentemente distintos, permitindo que muitas rotas possíveis se estabeleçam para reestruturações futuras, análises e compreensões de novos casos.

## Travessia da Paisagem em Várias Direções: Os temas e os cruzamentos temáticos

Os temas apresentam o conhecimento pertinente para interpretar os casos, em alguns trabalhos (PESSOA, 2001) o termo é utilizado como sinônimo de conceitos ou princípios. Vidmar (2017), buscando verificar as potencialidades de atividades didáticas no ensino de Física mediadas por hipermídias com alunos do 3º ano do Ensino Médio, fez uso de diferentes casos, por exemplo, o caso: ligação de circuito elétrico nas residências e mini casos: mono, bi e trifásico; 127 V e 220 V; Ligação dos aparelhos elétricos. O caso e mini casos foram analisados pelos temas/conceitos: corrente elétrica, frequência, lei da conservação de energia, lei de Ohm, potência elétrica, resistência elétrica e tensão elétrica.

A seleção dos temas constitui uma etapa complexa pelo número restrito de temas a serem utilizados e pelas implicações que estes têm na compreensão dos casos. Os temas devem ser ensinados em contextos, aplicados às situações, os mini casos são decompostos por meio dos diferentes temas que se lhe aplicam. Os temas/conceitos devem ser variados, 'ao apresentarem-se vários temas para abordar os casos, o aprendente vai tendo consciência de que um só tema restringe a compreensão do mini caso' (PESSOA, 2001, p.178).

Nos comentários temáticos realizados pelo professor, com a participação dos estudantes, estes compreendem como um determinado tema/conceito se aplica a cada caso/mini caso. A TFC argumenta que a aprendizagem implica na participação ativa do sujeito aprendiz, quanto maior for o envolvimento deste, mais rapidamente ele compreende o conteúdo (SPIRO, 1987; PESSOA, 2001).

Ao final, o caso terá que ser reconstruído pela combinação de aspectos dos diferentes mini-casos. Ao se repetir um tema de análise conceitual no contexto de outro mini-caso, bem como, compreender o mesmo mini-caso por várias dimensões temáticas, vai se estabelecendo múltiplas conexões entre mini casos de diferentes casos. Isto permite que o estudante realize por meio dos temas uma passagem por vários mini-casos percebendo como diferentes características se sobrepõem para evidenciar um ou vários aspectos dos casos (BRAGA, 2019; PESSOA, 2001).

## Abordagem Conceitual Unificadora no Ensino de Ciências: os Conceitos Unificadores

No intento de superar o conhecimento fracionado e estacionário na educação escolar, desvinculado do contexto histórico e social, fruto de uma ciência que aparenta não ser produto humano, os Conceitos Unificadores 'vão na direção das totalidades, das estruturações de conhecimento articulado e dinâmico, contra as fragmentações exageradas que não consideram muito mais que nomenclaturas, fórmulas, memorizações' (ANGOTTI, 1993, p.196). Estes aportam-se no enfrentamento da tensão entre fragmentos e totalidades do conhecimento nas Ciências da Natureza.

Os Conceitos Unificadores carregam para o processo de ensinoaprendizagem uma dimensão epistêmica que busca apresentar o conhecimento elaborado, construído e em construção indissociável da Ciência, Tecnologia e Sociedade e dos aspectos conflitantes de cada época. Tal como uma dimensão pedagógica que lhe possibilita implementação e disseminação em sala de aula, estruturando programas de disciplinas e situações de ensino. Ambas dimensões se aportam no ensino de ciências naturais por meio de temas, na perspectiva freiriana. Temas plurais, submissos às demandas locais, regionais, nacionais e/ou globais que abarcam grandes contradições, a fim de que a visão de mundo e a consciência do aluno transformem-se para que este possa melhor interpretar e se relacionar com a natureza e sociedade (ANGOTTI, 1993).

Os Conceitos não são teorias, mas nelas estão presentes e delas fazem parte, não estão presos a modelos, embora participem da construção destes, são fluidos e não estruturados rigorosamente. Transformações, regularidades, energia e escalas , além de unificadores são supradisciplinares e podem estreitar vínculos entre cientistas, professores, alunos e currículos e possibilitar a construção de um conhecimento complexo. Transformações da matéria viva e/ou não viva em todas as dimensões do espaço e do tempo. Regularidades categorizam e agrupam as transformações mediante regras, semelhanças, ciclos abertos e fechados, recorrências e/ou conservações no espaço e no tempo (ANGOTTI, 2015, p.11).

Energia incorpora os dois anteriores, com a vantagem de atingir maior abstração, de estar acompanhado de linguagem matemática de grande generalização e condensação, para instrumentalizar transformações e conservações, e ainda de estar associado à degradação. Escalas enquadram os eventos estudados nas mais distintas dimensões, sejam ergométricas, macro ou microscópicas a nível espacial; de durações normais, instantâneas ou remotas a nível temporal; ou com auxílio dos três conceitos anteriores (ANGOTTI, 2015, p.11).

## Conceitos Unificadores e a Teoria da Flexibilidade Cognitiva: aportes teóricos e práticos

No processo de seleção e desconstrução dos casos, a escolha dos temas e/ou conceitos é de fundamental importância, pois estes implicam na compreensão do domínio, promovem a travessia temática e possibilitam uma mudança na forma de pensar o problema por parte dos estudantes, e em suas posturas diante da problemática. Ainda, os temas devem ser relevantes para os estudantes, permitindo que as situações possibilitem a participação efetiva dos estudantes (PESSOA, 2001). Os Conceitos Unificadores, com sua veia epistêmica articulada à perspectiva freiriana, pode permitir a escolha e análise de casos e mini casos por meio de temas associados com os conteúdos, todavia, mais abertos e relacionados com a ciência, tecnologia, sociedade e meio ambiente, e/ou casos que evidenciem situaçõesproblemas vivenciadas pelos sujeitos aprendizes.

Os casos reais tendem a possuir uma complexidade multifacetada, por isso os conceitos são varáveis na sua aplicação, críticos na compreensão de outros conceitos, com os quais se relacionam e interagem para analisar os casos, resultando em múltiplas representações do conhecimento e interconexão entre os casos. Os Conceitos Unificadores, em função da sua dimensão e abstração, podem proporcionar duas formas de múltiplas representações: 1- analisar o caso por diferentes Conceitos Unificadores; 2- permitir que um Conceito Unificador se aplique

a situações distintas. A abordagem unificadora dada aos casos pode desenvolver nos estudantes um pensamento flexível, articulado, dinâmico e menos fragmentado.

Braga (2019), a fim de analisar o potencial da TFC como estruturante dos Três Momentos Pedagógicos, em especial o momento Aplicação do Conhecimento, para promover a Flexibilidade Cognitiva pelos alunos da Educação de Jovens e Adultos, empregou a temática Produção, Transmissão e Consumo da Energia Elétrica para nortear os casos/mini casos e conceitos da Física Para os propósitos . deste trabalho, focaremos a nossa atenção para exemplificar brevemente como os Conceitos Unificadores estão presentes no caso: 'Um banho diferente', este retrata através de uma tirinha situações relacionadas ao consumo da energia elétrica, tempo de uso dos aparelhos elétricos, aparelhos elétricos resistivos, instalação elétrica, condutores, isolantes e choques elétricos. No quadro a seguir, apresentamos os mini casos derivados do caso, descrição destes, os Conceitos Unificadores e a conceituação física para melhor compreensão das situações.

Quadro 1 : Mini casos e Conceitos Unificadores

|Fonte: adaptado de BRAGA, 2019|.

O Conceito Unificador energia , que demarcou todo o trabalho em função da sua amplitude, oportunizou a escolha do caso e mini casos em diversos contextos, bem como seleção dos conceitos da Física (energia cinética, térmica, entre outras formas). No decorrer das atividades os conceitos transformações, regularidades , e escalas foram empregados para evidenciar diferentes aspectos do caso/mini casos, e a conceituação física relevante para compreensão das situações em consonância com as demandas formativas dos sujeitos aprendizes, como o consumo de energia

elétrica em diferentes escalas, o princípio da conservação da energia, efeito térmico da corrente elétrica ou as relações matemáticas entre as grandezas físicas. O trabalho, ao final, explicitou que os Conceitos Unificadores tiveram uma configuração tão importante quanto os Três Momentos Pedagógicos para o estudo em questão.

Ao se utilizar os conceitos para descontruir cada mini caso e assim compreender a complexidade do caso, múltiplas interconexões entre as situações são possibilitadas, fomentando a construção de estruturas de conhecimento em rede. Essa perspectiva da TFC pode viabilizar um pensamento unificador não apenas em temos de transformação, regularidades, energia e escalas , mas na concepção de um sistema, em que é necessário compreender as partes e como elas se relacionam umas com as outras para compreender o todo.

Ainda, os Conceitos Unificadores podem estar presentes nos casos para demarcar a extensão e profundidade de tratamento destes, o mesmo caso pode ser visto em anos diferentes da educação básica, e os Conceitos Unificadores definirão a profundidade com que serão desenvolvidos os conteúdos para análise do caso. Spiro et al (1991), recomenda a utilização de hipertextos para a efetivação da TFC, argumentado que hipermídias podem favorecer conexões entre diferentes informações de forma não linear, os Conceitos Unificadores podem conceber atividades didáticas baseadas em pressupostos da TFC na Web 2.0 .

## Considerações Finais

As demandas atuais da sociedade requerem da escola a discussão de temáticas que influenciam a vida dos estudantes. Inserir conhecimento científico e tecnológico que permeia a vida cotidiana dos alunos é o desafio das Ciências da Natureza, constituindo-se necessário o desenvolvimento de práticas que priorizem as relações entre ciência, tecnologia e sociedade e a interação com as demais áreas do conhecimento. Assim como, desenvolver no aluno a capacidade de utilizar o conhecimento adquirido na escola em diferentes e novas situações-problema. Em consonância, os Conceitos Unificadores buscam desenvolver temas significativos de amplo alcance em sala de aula, propiciando conhecimentos de Ciências da Natureza a fim de ser um real instrumento para qualquer profissão e atividade de cidadania, partilhando a cultura elaborada (ANGOTTI, 2016).

Consideramos que os pressupostos da TFC podem potencializar a dimensão epistemológica e pedagógica dos Conceitos Unificadores, permitindo a disseminação e efetivação dos Conceitos Unificadores em sala de aula, estruturando situações de ensino que partilham temáticas relevantes para os estudantes, podendo possibilitar a construção de um pensamento crítico em relação às problemáticas de sala de aula, mas também as vivenciadas na sua realidade, e atuação interventiva sobre as mesmas. Esta conclusão empírica advém do trabalho desenvolvido por BRAGA (2019) e os desdobramentos serão apresentados em trabalhos posteriores. Por outro lado, os Conceitos Unificadores podem viabilizar a seleção dos temas, casos e conceitos, permitindo uma abordagem unificadora e o estudo de conceituações científicas importantes para a construção de um conhecimento aplicável e elaborado. Trabalhos nessa perspectiva podem vir a ser desenvolvidos à medida que os estudos avancem e se consolidem.

## Referências

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