OS RACIOCÍNIOS HIPOTÉTICO-DEDUTIVO E PROPORCIONAL NAS AULAS DE CIÊNCIAS

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## OS RACIOCÍNIOS HIPOTÉTICO-DEDUTIVO E PROPORCIONAL NAS AULAS DE CIÊNCIAS

Rogério José Locatelli [locatrj@if.usp.br] Anna Maria Pessoa de Carvalho [ampdcarv@usp.br]

Instituto de Física - Faculdade de Educação - Universidade de São Paulo

## RESUMO

No ensino das ciências, uma linguagem matemática precária e a dificuldade em quantificar os conceitos físicos e relacionar variáveis são, muitas vezes, fatores considerados responsáveis pelo fracasso escolar. Freqüentemente os professores alegam que seus alunos não entendem a física devido à fragilidade de seus conhecimentos em matemática. Portanto, uma boa formação, nos anos que antecedem o ensino de física, poderia contribuir para o sucesso em sua aprendizagem. A proposta deste trabalho será realizar uma pesquisa, através da análise documental dos discursos dos alunos do Ensino Fundamental, durante a resolução dos problemas de conhecimento físico elaborados por pesquisadores do LaPEF. Existem já gravadas 3 aulas de cada uma das 15 atividades, perfazendo o total de 45 h oras-aula. Nosso objetivo será verificar, através das transcrições destas aulas, se os alunos, ao resolverem os problemas físicos propostos nos experimentos, durante as discussões do 'como' e do 'porquê', tenham apresentado dois dos raciocínios mais utilizados nas ciências: o raciocínio hipotético-dedutivo proposto por Lawson (2000-2002), no qual as idéias seguem um padrão de representação, evoluindo através de ciclos: se... e... então... mas... portanto...; e também se os alunos tenham se iniciado no pensamento matemático utilizando a noção de proporcionalidade que é a base da linguagem matemática nas ciências. Desta forma colabora para a formação do pensamento lógico-matemático dos alunos. Ao responderem a questão proposta, os alunos vão tomando consciência do que fizeram para resolver o problema e ao relatarem suas ações, as evidências experimentais e o relacionamento entre variáveis vão se tornando cada vez mais complexos. O padrão de raciocínio hipotético dedutivo -'se... então... portanto...' -vai sendo sistematizado pelos alunos ao mesmo tempo em que também vão construindo o raciocínio de proporções.

## INTRODUÇÃO

Recentes trabalhos, como de Capecchi et al (2004), Mortimer e Machado (1996) e Driver et al (1999), tratam a aprendizagem de ciências como uma enculturação, ou seja, a aprendizagem ocorre quando o aluno é inserido no seio de uma nova cultura - a cultura científica. Dentro do mesmo contexto, Roth e Lawless no artigo Science, Culture and the Emergence of Language , de 2002, afirmam que a construção do conhecimento é uma atividade social e que as origens sociais devem ser consideradas com o objetivo de que a forma de pensar dos estudantes possa ser mais bem compreendida.

No ensino das ciências, uma linguagem matemática precária e a dificuldade em quantificar os conceitos físicos e relacionar variáveis são, muitas vezes, um dos fatores considerados responsáveis pelo fracasso escolar. Buscamos proporcionar um ensino de ciências em que o aluno explicite seu modo de pensar cientificamente a partir de sua atuação e ação frente a um certo fenômeno. Nosso objetivo foi verificar se ao resolverem os problemas físicos propostos nas quinze

atividades de conhecimento físico (Carvalho 1998), os alunos das primeiras séries do ensino fundamental, utilizam o padrão de raciocínio hipotético-dedutivo proposto por Lawson (20002002), no qual as idéias seguem um padrão de representação, evoluindo em ciclos: se/ e/ então/ mas/ portanto, além de observarmos qual a influência do conceito físico envolvido no desenvolvimento desse raciocínio. Já que essas atividades estão divididas em seis grupos envolvendo: ar, água, luz e sombras, equilíbrio, movimento, conservação da energia.

Lawson (2000c), estudou o desenvolvimento das habilidades proporcionais do raciocínio, demonstrando que os resultados mais eficazes foram alcançados através da manipulação dos materiais, pois os estudantes podiam gerar e testar suas próprias estratégias. Assim, estaremos também observando como a utilização do raciocínio hipotético-dedutivo pode favorecer para o desenvolvimento do pensamento proporcional.

## MÉTODO

Para a execução da análise utilizamos o material transcrito das falas dos alunos, e se os mesmos utilizam a linguagem gestual para se referirem a proporção entre as variáveis, pois acreditamos ser o pensamento proporcional de fundamental importância para a compreensão das relações quantitativas em ciências e de vários assuntos matemáticos.

As quinze atividades foram aplicadas em classes do primeiro ciclo de escolas públicas das redes estadual e municipal na cidade de São Paulo, possuindo em média 40 alunos por turma. No planejamento dessas atividades, foi proposta uma metodologia que leve os alunos de 7 a 10 anos, procurarem uma solução para os problemas experimentais, se organizando em grupos pequenos (4 a 5 crianças), formando assim um 'grupo de pesquisa' (Gil et al 1991) no qual, agem sobre os objetos, refletem, levantam e testam suas hipóteses, discutem, criando assim um sistema conceitual coerente.

Em cada aula aplicada, é estabelecido um ciclo de aprendizagem conforme descreve Lawson (2001) em seu artigo Using the Learning Cycle to Teach Biology Concepts and Reasoning Patterns, podendo ser aproximado em três fases: exploração; a introdução de um novo termo (ou termos); aplicação do conceito em outras situações. Permitindo que os estudantes usem o raciocínio se/ então/ portanto para testar suas próprias idéias e para participar do processo da construção do seu conhecimento.

Em seu outro trabalho (Lawson 1999), são explicados alguns padrões da razão científica e é mostrado como esses têm sido usados para responder uma grande quantidade de questões científicas. Segundo Lawson (2000 e 2002), muitas das descobertas científicas são de natureza hipotético-dedutivas, em sua essência, pois as idéias envolvidas nos processos mentais seguem um padrão de representação na aquisição do conhecimento, seguindo a evolução dos termos: ' se ' está diretamente ligado às hipóteses, a uma proposição; ' e ' diz respeito ao acréscimo de condições de base, um teste; ' então ' é relativo aos resultados esperados, às conseqüências esperadas; ' mas ' a resultados e conseqüências reais, verdadeiras; o termo ' portanto ' representa a conclusão a que se chega por este tipo de pensamento sobre o assunto abordado.

- O autor ainda coloca que, para testar experimentalmente este tipo de hipóteses causais, manipula-se a causa hipotética e espera-se para ver se o resultado é influenciado. No caso positivo, então a hipótese é suportada, caso contrário, a hipótese é contradita: alguma outra coisa provavelmente está causando o efeito, assim, o ciclo é refeito com base nas hipóteses alternativas.

## ANÁLISE DOS DADOS

Apresentaremos como exemplo a análise de uma das quinze atividades: 'O problema de looping'. A pergunta causal central: 'De onde devemos soltar a bolinha (rampa) para que ela caia na cestinha?'.

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Em uma primeira fase, os alunos agem sobre os objetos, refletem entre o grupo, explorando, levantando e testando experimentalmente suas hipóteses, buscando a identificação de um padrão de regularidade. Após os grupos terem solucionado o problema e a classe organizada em uma grande roda, os alunos retomam e relatam suas ações, sobre o que os grupos fizeram e a reação dos objetos, desta forma tomando consciência do que fizeram. Nesta segunda fase suas idéias são organizadas e desenvolvidas, durante este processo, o padrão de raciocínio hipotético dedutivo - 'se... então... portanto...' - torna-se cada vez mais sistematizado de maneira que as evidências experimentais e o relacionamento entre variáveis vão se tornando cada vez mais complexas. Podemos parafrasear a transcrição das falas dos alunos e observar a evolução do pensamento dos mesmos.

Aluno 07 (45) &lt;se&gt; Eu coloquei ela em cima, &lt;então&gt; aí deu muita pressão, aí ela passava da cesta, aí f oi indo, foi indo. Aí eu falei, calma gente, vamos colocar um pouco mais para baixo que pode ir mais de levinho. Aí quando &lt;se&gt; eu coloquei mais para baixo, &lt;então&gt; a bolinha foi bem devagarzinho e &lt;portanto&gt; caiu na cestinha.

Aluno 07 (92) Quando &lt;se&gt; nós colocamos a bolinha lá em cima, &lt;então&gt; ela pega muita velocidade, aí não dá. E quando &lt;se&gt; nós colocamos mais para baixo aí &lt;então&gt; ela vai devagarinho &lt;portanto&gt; para cair.

Aluno 11 (93) Quando &lt;se&gt; a gente coloca ela muito lá em cima, &lt;então&gt; ela pega muita velocidade. &lt;se&gt; Quando a gente coloca ela mais embaixo, &lt;então&gt; ela não dá a volta completa e &lt;portanto&gt; cai dentro da cesta.

Aluno 05 (102) Porque quando &lt;se&gt; ela está lá em cima, &lt;então&gt; ela pega muita pressão e quando &lt;se&gt; ela está mais para baixo &lt;então&gt; ela pega menos pressão e &lt;portanto&gt; não dá a volta completa, ela vai um pouquinho menos e cai na cesta.

## RESULTADOS PARCIAIS

Na fala do turno 45, o aluno utiliza o pensamento proporcional correto. É interessante observarmos como sua fala vai se t ornando cada vez mais clara a medida que suas idéias vão sendo sistematizadas (fala do aluno 7, do turno 45 ao 92). Nas falas dos turnos 93 e 102, os alunos se referem as hipóteses formuladas, através de dois ciclos hipotético-dedutivos se-então , para depois chegarem a dedução do problema, utilizam o pensamento proporcional para relacionar as duas variáveis altura e velocidade, observando que quanto maior for a altura em que a bolinha é liberada, maior a velocidade atingida pela mesma na entrada do looping.

Quanto aos tipos de conceitos definidos por Lawson (2000), os alunos constroem os conceitos por apreensão (ligado aos sentidos), conceitos descritivos (comparação entre objetos e eventos) e conceitos hipotéticos (introdução e teste de explicações alternativas), não apresentando os conceitos teóricos (ocorrendo na adolescência ou idade adulta). É importante observarmos que ao mesmo tempo em que os alunos constroem o raciocínio hipotético-dedutivo, eles vão construindo também o pensamento proporcional, estabelecendo a relação entre as variáveis de forma qualitativa. É provável que os ciclos de raciocínios hipotético-dedutivos que aparece nas falas dos alunos apresentem variações quanto a suas estruturas, proporcionalmente ao grau de complexidade do problema apresentado ou da temática envolvida, pretendemos nos aprofundar mais neste aspecto ao longo do estudo.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CAPECCHI, M.C.M. Aspectos da Cultura Científica em Atividades de Experimentação nas Aulas de Física .Tese (Doutorado). Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo, 2004.

CARVALHO, A.M.P. de. Produção do conhecimento científico em aula e a formação de professores para esse ensino - A produção do conhecimento científico e a formação do educador Mesa-redonda V Simpósio em Filosofia e Ciência , Marília/SP, 2003;

DRIVER, R; ASOKO, H; LEACH, J; MORTIMER, E; SCOTT, P. Construindo Conhecimento Científico. Química nova na escola , Nº 9, MAIO 1999, p. 31-40.

CARVALHO, A.M.P. Ciências no Ensino Fundamental: O conhecimento físico , Scipione, São Paulo, 1998.

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Journal of

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ROTH, W-M &amp; LAWLESS, D. (2002). Science, Cutura, and Emergence of Language. Science Education - Volume 86, Issue 3, Date: May 2002, Pages: 368 - 385.

RUÍZ, A. R. AND CARVALHO A.M.P. Ensino do Conceito de Proporcionalidade . Dissertação de mestrado apresentada à Faculdade de educação e Instituo de física da Universidade de São Paulo, 1985;

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