UMA CONTRIBUIÇAO AO DESENVOLVIMENTO DE NOVAS ESTRATÉGIAS DE ENSINO DE FISICA

## UMUMA CONTRIBUIÇÃO AO DESENVOLVIMENTO DE NOVAS ESTRATÉGIAS DE ENSINO DE F FÍSICA

* Sorandra Corrêa de Lima [sorandrafis@yahoo.com.br] , Eduardo Kojy Takahashi [ektakahashi@ufu.br ]

Instituto de Física - Universidade Federal de Uberlândia - C.P. 509 - CEP 38400 -902 - Uberlândia -MG

## RESUMO

Com o objetivo de contribuir para a melhoria do ensino de Física no nível médio e superior, foi desenvolvida uma metodologia de ensino fundamentada na Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel e utilizando a técnica de mamapas conceituais como ferramenta pedagógica principal para viabilizar uma aprendizagem significativa e possibilitar uma reorganização do ensino dessa disciplina nos referidos níveis de ensino. Nesse artigo é analisado o uso de mapas conceituais por professores e estudantes do ensino médio e por estudantes de graduação dos períodos finais do curso de licenciatura em Física da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). A metodologia de pesquisaação foi aplicada a professores cursistas dos IV e V Cursos de Especialização em Física, a estudantes da 1ª série do ensino médio e a estudantes ingressantes nos cursos de Física da UFU. Os resultados preliminares observados em relação aos professores mostram que: a possibilidade de abandono do livro texto, como principal referência de consulta bibliográfica e como definidor da seqüência de apresentação dos conteúdos curriculares é um motivo de grande apreensão dos professores; há uma resistência dos mesmos em abandonar esquemas tradicionais de ensino; exibem uma grande ininsegurança em propor uma reorganização curricular; usam freqüentemente expressões matemáticas para apresentar o significado de um determinado conceito físico e possuem grande dificuldade para abordar temas relacionados à Física Moderna. Quanto aos estudantes do ensino médio, em geral, não estão predispostos a aprender de forma significativa, apresentando grande ansiedade quando são colocados em uma situação de aprendizagem diferente da tradicional, em que as fórmulas matemáticas não são utilizadas à exaustão. Assim como muitos professores, os estudantes do ensino superior apresentaram dificuldades para identificar conceitos isolados, confundindo-os com leis ou conjunto de conceitos. Em relação aos professores, apresentam menos resistências à adoção de novas metodologias de ensino, porém, pela inexperiência didática, possuem mais dificuldades na seleção dos conceitos, elaboração e uso dos mapas conceituais.

PAPALAVRAS -CHAVE: Ensino de Física, Mapas Conceituais, Aprendizagem Significativa.

## INTRODUÇÃO

Podemos perceber que a realidade do Ensino de Física na maioria das escolas está voltada primordialmente para a preparação do estudante para os exames vestibulares, suportado pelo uso indiscriminado do livro didático ou materiais assemelhados e pela ênfase excessiva na resolução de exercícios puramente memorísticos e algébricos. Um ensino que apresenta a Física como uma ciência compartimentada, descontextualizada, linear, pronta e imutável.

Diante desse quadro desolador, e com o objetivo de propiciar um modelo de ensino nãolinear, multidimensional, relacional e contextualizado apresentamos uma proposta de criação de material didático instrucional voltado à aprendizagem de conceitos físicos por meio de mapas conceituais, tendo por finalidade auxiliar r o planejamento, a organização e a apresentação dos conteúdos programáticos para o ensino de Física no nível médio e superior e a sua disponibilização para professores e estudantes desses níveis de ensino.

O material foi desenvolvido para ser utilizado interativamente na Internet, dentro de um ambiente virtual de aprendizagem. Nesse artigo, focalizaremos apenas a parte relacionada ao uso de mapas conceituais, apresentando algumas experiências realizadas com a construção e o uso desses mapas, tanto por professores do ensino médio, quanto por estudantes do ensino médio e superior.

## MAPAS CONCEITUAIS

Na década de setenta é apresentada por D. Ausubel uma teoria cognitiva de aprendizagem (Ausubel, Novak, Hanesian, 1978) , a qual estabelece que a aprendizagem ocorre quando o sujeito é capaz de diferenciar e relacionar novas informações e conceitos com conceitos e informações relevantes já existentes dentro da sua estrutura cognitiva a (subsunçores). Esse tipo de aprendizagem é caracterizado por Ausubel como aprendizizagem significativa. Com base nessa teoria John Novak e seus colaboradores na Universidade de Cornell desenvolveram a técnica de mapas conceituais, como uma forma gráfica de explicitar o ordenamento hierárquico dos conceitos e proposições de uma determinada área do conhecimento.

"Em sentido amplo, mapas conceituais são apenas diagramas indicando relações entre conceitos .... Mais especificamente, no entanto, eles podem ser vistos como

diagramas hierárquicos que procuram refletir a organização conceitual de uma disciplina ou parte de uma disciplina."(Moreira 1983, pág. 74).

Os mapas conceituais podem ser utilizados como recurso didático, de avaliação, de análise de currículo e de metacognição. Dessa forma, o professor pode organizar os conteúdos a serem aprendidos de forma bem articulada e não linear, facilitando a tarefa de localizar erros ou perdas conceituais de alunos e de separar informações triviais das mais significantes. Além disso, auxiliam no desenho instrucional ao permitirem um melhor planejamentnto do ensino, devido à uma melhor visualização da distribuição dos conceitos, pelo professor, e das competências cognitivas que as relações conceituais permitem.

O uso de mapas conceituais no processo de ensino e aprendizagem apresenta vantagens e desvantagens. Entre as possíveis vantagens menciona-se [M[Moreira e Buchweitz, 1993]: enfatizar a estrutura conceitual de uma disciplina e o papel dos sistemas conceituais em seu desenvolvimento; mostrar que os conceitos de uma certa disciplina diferem quanto ao grgrau de inclusividade e generalidade; apresentar esses conceitos em uma ordem hierárquica de inclusividade que facilite sua aprendizagem e retenção; proporcionar uma visão integrada do assunto e uma espécie de "listagem conceitual" do que foi abordado nos mamateriais instrucionais.

Dentre as possíveis desvantagens cita-se [M[Moreira e Buchweitz, z, 1993]: se o mapa não tem significado para os alunos, eles podem encará-lo como algo mais a ser memorizado; os mapas podem ser muitos complexos ou confusos e dificultar a a aprendizagem e retenção, ao invés de facilitá -la; a habilidade dos alunos em construir suas próprias hierarquias conceituais pode ficar inibida em função de já receberem prontas as estruturas propostas pelo professor, segundo sua própria percepção e prefe rência. Sem contar também, que geralmente acontece uma grande dificuldade por parte do professor em estar construindo ou analisando mapas conceituais e usando os mesmos como recurso para avaliação da aprendizagem de uma determinada classe. Propostas de automatização da análise, pelos professores, de mapas construídos pelos seus estudantes têm sido apresentadas (Araújo, 2003), como forma de não inviabilizar o uso de mapas conceituais em aulas devido ao trabalho exaustivo que a sua análise pode exigir.

Assim, as vantagens da utilização dos mapas conceituais concentram-m-se em enfatizar a estrutura conceitual da disciplina estudada, mostrar que os conceitos diferem e, ainda, colocar uma lista de conceitos do assunto relacionado. Já as desvantagens podem ser minimimizadas com a explicação dos mapas e sua finalidade, introduzindo-os quando os alunos se familiarizarem com o assunto e adotando recursos auxiliares de análise de mapas confeccionados pelos alunos.

É bom salientarmos que existe um software de distribuição lilivre na Internet que permite o usuário construir, navegar, compartilhar e criticar modelos do conhecimento representados como mapas de conceitos: o Cmap Tools (Cmap Tools, 2005) . Além de ser um dos aplicativos mais úteis na construção de mapas conceituais, é possível também explorar enormemente os recursos de discussão compartilhada de informações e conceitos oferecidos pelo Cmap Tools, o qual permite uma grande interação a distância entre os alunos.

O pacote de aplicativos CMap está dividido em duas partes: CMap Tools, que é utilizado para a autoria dos mapas conceituais, onde o usuário desenvolverá todo o seu trabalho de elaboração eCMap Server, que é utilizado para que o usuário compartilhe os mapas conceituais através da Internet para trabalhar de forma colaborativa ou cooperativa com outros usuários.

## [Solange Tieko Sakaguti i 2003]

Todos os mapas desenvolvidos no nosso trabalho de pesquisa foram confeccionados com o uso do Cmap Tools.

## METODOLOGIA

Utilizamos a disciplina Novas Metodologias de Ensino de Física dos IV e V Cursos de Especialização em Física da Universidade Federal de Uberlândia (UFU) para realizar nossa pesquisa-ação sobre a técnica de mapas conceituais com os professores cursistas. Utilizamos, também, a disciplina Introdução à Física, ministrada aos estudantes ingressantes nos cursos de graduação em Física da UFU para apresentar a concepção de mapas conceituais e trabalhar a confecção de alguns mapas com os estudantes. Como extensão da análise do uso desses mapas como instrumentos auxiliares de ensino e aprendizagem de Física, estamos supervisionando estudantes de períodos finais do curso de licenciatura em Física no desenvolvimento de atividades didáticas aplicadas à à 1 a série do ensino médio de algumas escolas de Uberlândia.

O uso de mapapas conceituais, particularmente no ensino de Física, é muito importante, pois há uma crença generalizada entre os estudantes iniciantes na aprendizagem em Física que essa disciplina consiste apenas na manipulação de fórmulas, pensamento esse que é reforçado ao se analisar diversos livros textos publicados para essa área. Em nossa proposta, iniciamos trabalhando os conceitos, partindo do fato de que cada fórmula representa uma associação de conceitos físicos. Os mapas conceituais são muito úteis nesse sentidido de enfatizar os conceitos e as suas relações com

cada fórmula matemática, o que, muitas vezes não é compreendido pelos estudantes, impossibilitando uma aprendizagem significativa. A seguir apresentamos alguns resultados relacionados à abordagem do uso de mapas conceituais com diferentes agentes, a saber, os professores de Física do ensino médio, os estudantes de graduação em Física e os estudantes da 1 a série do ensino médio.

## Mapas Conceituais como Instrumento de Organização Curricular

Essa possibibilidade de uso dos mapas conceituais foi abordada com os professores de Física em exercício no ensino de nível médio, durante o desenvolvimento da disciplina Novas Metodologias para o Ensino de Física, ministrada nos IV e V Cursos de Especialização em Física. No início pode-se perceber uma grande curiosidade dos professores pelo uso de um novo instrumento de ensino. Para alguns, esse fato representava a possibilidade de novas perspectivas de ação em suas atividades didáticas, enquanto que para outros, que constituíam a maioria, havia uma preocupação com relação às novas atitudes e funções do professor em sala de aula.

Para os professores cursistas de ambos os cursos foi levantada, inicialmente, a discussão sobre a possibilidade de se organizar a distribuição do conteúdo de Física de acordo com o conhecimento prévio dos estudantes e não necessariamente de acordo com a seqüência rigorosamente linear e não relacional da matéria apresentada nos livros textos. Apresentamos um mapa conceitual contendo relações de conceitos de diferentes campos da Física, incluindo mecânica, eletromagnetismo, óptica e termodinâmica, para exemplificar nossa argumentação. A discussão que se seguiu evidenciou que: a possibilidade de abandono do livro texto como principal referência de de consulta bibliográfica e como definidor da seqüência de apresentação dos conteúdos curriculares é um motivo de grande apreensão dos professores, pela dificuldade que possuem em consultar outras fontes temáticas fidedignas; há uma grande insegurança do professor em propor uma reorganização curricular, justificável pelo fato de que muitos professores cursistas ministravam aulas apenas para uma única série, ou eram professores relativamente novos no exercício da docência em Física, o que dificultava o estabelecimento de conexões entre conceitos de diferentes partes da Física.

Para solucionar o primeiro ponto, foram apresentadas diversas sugestões de fontes alternativas de consulta, como revistas de divulgação científica reconhecidamente conceituadas, enciclopédias em CD ROM, sites da Internet, etc.

Decidimos, então, pelo exercício da confecção de mapas conceituais tendo por referência a seqüência tradicional dos temas apresentados nos livros textos de Física. Durante as atividades de confecção de mapas conceituais pelos professores cursistas, realizadas em grupos de quatro ou cinco pessoas, pode-se perceber a dificuldade que muitos possuíam em identificar conceitos isolados, confundindo -os com leis ou conjunto de conceitos.

A partir desse ponto, foram adotadas metodologias diferentes em cada edição do curso; no IV Curso de Especialização foi proposta a confecção de mapas sobre um único tema para todos os grupos e, posteriormente, foi apresentado e discutido cada mapa confeccionado, sendo construído, então, o mapa conceitual do grupo. A Figura 1 apresenta o mapa conceitual final de Ondas construído pela turma de professores.

Figura 1 - Mapa conceitual de Ondas elaborado pelos professores cursistas do IV Curso de Especialização em Física da Universidade Federal de Uberlândia.

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No V Curso de Especialização em Física, foi proposta a confecção de mapas conceituais de diversas sub -áreas da Física a diferentes grupos, sendo que cada tema foi abordado por mais de um grupo. No final, os mapas foram apresentados e discutidos e, novamente, foram elaborados mapas conceituais representativos da turma, sobre cada assunto.

Uma outra dificuldade observada em ambas as turmas de professores cursistas consistia na resistência dos mesmos em abandonar esquemas tradicionais de ensino, mostrando excessiva dependência da disposição linear e não relacional dos assuntos, na forma como esses aparecem nos livros textos de Física, e freqüentemente fazendo uso de expressões matemáticas para apresentar o significado de um determinado conceito físico.

Devido, ainda, ao fato de que a formação de quase a totalidade dos professores participantes era deficiente em Física Moderna havia muita dificuldade por parte dos mesmos em abordar cientificamente temas correlatos e associados ao cotidianono. Essa dificuldade era justificada pelo fato de que a quase totalidade dos professores cursistas possuía formação em outras áreas do conhecimento, como matemática, biologia e engenharias. Nesse sentido, fica reforçada a necessidade da formação continuada do professor de Física que atua no ensino médio, para capacitá-lo a promover uma aprendizagem significativa na área, com características multidisciplinar e não linear.

## Mapas Conceituais na Avaliação da Aprendizagem

Quando um aluno faz um mapa conceitual ele está completamente livre para organizar o seu conhecimento e modificá -lo quantas vezes forem necessárias. Não existe um mapa certo ou errado; não há um tamanho padrão para o mapa, nem um número exato de relações entre conceitos a serem estabelecidos. IsIsso não significa, no entanto, que o mapa não deva ser avaliado, mas não pelos parâmetros tradicionais de "certo e errado". Os mapas devem ser definidos quanto à predominância do caráter associativo ou do caráter classificatório. É bom deixar claro que, um m excelente mapa é um mapa coerente, coeso, expressivo, lógico.

A Figura 2 apresenta um mapa conceitual desenvolvido por um estudante ingressante no curso de licenciatura em Física. P Pode -se perceber alguns erros ou deficiências de relacionamento conceituaual, como: a proposição unidirecional da variação do campo magnético causando o surgimento de um campo elétrico; a indicação de que um ímã em movimento produz campo elétrico, ou "campo magnético causa força ao mover partículas carregadas". Há, também, a confusão com a escolha de conceitos, sendo considerados conceitos os termos "iguais se repelem", "diferentes se atraem", "dois tipos".

Figura 2 - Mapa conceitual desenvolvido por estudante do curso de licenciatura em Física.

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Quanto aos estudantes do ensino médio, em geral, não estão predispostos a aprender de forma significativa, apresentando grande ansiedade quando são colocados em uma situação de aprendizagem diferente da tradicional, em que as fórmulas matemáticas não são utilizadas à exaustão. Apresentaram muitas dificuldades em lidar com conceitos introdutórios de mecânica.

## Mapas Conceituais como Organizadores Prévios

De acordo com Moreira:

" A principal função do organizador prévio é servir de ponte entre o que o aprendiz já sabe e o que ele precisa saber, para que possa aprender de maneira significativa o novo material. " (Moreira 1978 , p p171)

Os mapas conceituais são muito úteis nesse sentido, pois podem ser usados para mostrar e explicitar as relações hierárquica entre os conceitos quque estão sererão ensinados numa única aula, numa unidade de estudo, ou num curso inteiro. Eles evidenciam as relações de subordinação e superordenação que possivelmente afetarão a aprendizagem de conceitos. Sem contar que o mapa, permite dar uma visão geral do conteúdo que vai ser abordado , ou que já foi estudado.

Nesse sentido, desenvolvemos mapas, sub-mapas e organizadores gráficos na área de Mecânica Clássica, Termodinâmica, Eletromagnetismo e Óptica os quais estão sendo utilizados como material instrucionanal nas pesquisas-ação envolvendo a a graduação e o ensino médio. Estes mapas também estão sendo utilizados como recurso auxiliar de um software de simulações de experiências de Física, que faz parte do ambiente virtual de aprendizagem desenvolvido para uso na na Internet. A Figura 3 apresenta um desses mapas, utilizado com organizador prévio de Mecânica.

Figura 3 - Mapa conceitual de Mecânica, utilizado como organizador prévio do ensino de Mecânica. a.

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## CONCLUSÃO

Devido à sua estrutura multidimensional e pelas contribuições nos planejamentos interdisciplinares, os mapas conceituais podem se mostrar r extremamente úteis nos desenhos instrucionais, como recurso de avaliação da aprendizagem e como instrumento de organização curricular. Os resultados preliminares da nossa pesquisa-ação sobre o uso de tais mapas no ensino de Física mostraram que existem resistências a serem vencidas na proposição e adoção de uma nova metodologia de ensino, tanto por parte dos professores, quanto por parte dos estudantes. Por outro lado, revelarammse importantes para detectar deficiências, tanto na organização estrutural da

disciplina, quanto na sua abordagem teórica por parte dos professores e mostraram claramente quais dificuldades são enfrentadas pelos estudantes na compreensão de diversos tópicos introdutórios da Física. Quanto ao primeiro fator, sugere-se que sejam intensificados os cursos de educação continuada para os professores em exercício na docência de Física no ensino de nível médio e para o segundo caso, que sejam trabalhados, inicialmente e de forma prioritária, os conhecimentos prévios do estudante sobre o tema a ser abordado.

A consecução de uma aprendizagem significativa, tal qual apregoada por Ausubel, parece depender muito mais da disposição do estudante e do professor em abandonar os esquemas tradicionais de ensino, do que propriamente do uso de novos instrumentos de ensino-aprendizagem.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ARAUJO, A.M.T., MENEZES,C.S. e CURY,D. XIV Simpósio Brasileiro de Informática na Educação UFRJ-J-2003.

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MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa, Brasília: Unb, 1999.MOREIRA, M. A. Uma abordagem Cognitivista ao Ensino de Física, Porto Alegre: UFRGS, 1983.

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