O ensino de física e o implícito: contribuições da psicologia evolucionista

## O ENSINO DE FÍSICA E O IMPLÍCITO: CONTRIBUIÇÕES DA PSICOLOGIA EVOLUCIONISTA

## Pierre Schwartz Augé , Sonia Krapas 1 2

1 IFF/Coordenação de Ciências da Natureza e Matemática/pierreauge@iff.edu.br 2 UFF/Programa de Pós-Graduação em Educação/soniakrapas@gmail.com

## Resumo

A dicotomia explícito versus implícito - ou seus correlatos consciente/ inconsciente, verbalizável/ não verbalizável, declarativo/ procedimental, voluntário/ automático - esteve presente nas diversas perspectivas a partir das quais se tem visto a aprendizagem de ciências. As perspectivas das concepções alternativas e mudança conceitual têm sido inspiradas em vários autores oriundos da Psicologia. Também da Psicologia vem KarmiloffSmith. Sua contribuição está em explorar a imbricação do implícito com importantes aspectos da cognição: as questões das restrições cognitivas e da especificidade de domínio. Essa imbricação se enriquece quando Pozo aprofunda a perspectiva funcionalista evolucionista da mente: o sistema de representação implícito faz parte da herança evolutiva do ser humano. Em estudos empíricos, princípios específicos no domínio físico, que estariam na origem das concepções implícitas, são identificados por Spelke em bebês de poucos meses: coesão, continuidade e contato . Argumentamos que vale a pena investigar de que maneira concepções no indivíduo e na ciência, em especial sobre a queda dos corpos e interação a distância, estão restringidas por estes princípios.

Palavras-chave : implícito, restrições cognitivas, princípios específicos de domínio, ensino de física, queda livre, interação a distancia

## Introdução

Estudiosos têm mostrado que o ensino das ciências naturais, em particular o ensino da física, não alcança os resultados desejados, ou seja, os alunos, em sua maioria, não constroem de forma satisfatória e permanente conceitos e procedimentos, bem como não apresentam uma atitude favorável frente às ciências e seu ensino (POZO; GÓMEZ CRESPO, 2001). Muitos - segundo perspectivas diversas - lançam-se na análise dessa conjuntura de crise e na elaboração de subsídios e propostas para o ensino. No que diz respeito à aprendizagem de conceitos, a pesquisa ficou marcada pelo que se denominou Movimento das Concepções Alternativas, do qual se destacam entre os trabalhos pioneiros as teses de Driver de 1973, de Viennot de 1977 e de Saltiel de 1978. Identificadas as concepções nos mais diversos conteúdos, ficou patente uma de suas fortes características, a resistência de tais concepções diante de estratégias de mudança conceitual (DRIVER; GUESNE; TIBERGHIE, 1985, p. 3). 1

Para além da catalogação das concepções alternativas, interessava, então, conhecer a dinâmica da mudança conceitual. Na perspectiva do que se tornou uma

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20 a 25 de janeiro de 2013

agenda de pesquisa, surgiu o conhecido trabalho de Posner e colaboradores (POSNER et al., 1982), que se nutrem de forma privilegiada das teorizações em filosofia da ciência. De maneira similar, Villani (1992), Zylbersztajn (1991), Silveira (1989) e Mortimer (1996) lançam mão das ideias de Laudan, Kuhn, Popper e Bachelard, respectivamente. Havia a crença de que um modelo geral da mudança conceitual que derivasse da filosofia contemporânea da ciência pudesse servir também para a aprendizagem (POSNER et al., 1982).

Tendo a aprendizagem como um de seus focos, a psicologia, através de nomes como Ausubel e Piaget, também veio a contribuir para a mudança conceitual (ROWELL; DAWSON, 1985; KRAPAS; PACCA, 1994; MOREIRA; GRECA, 2003). Na avaliação de Talanguer, 'as investigações em psicologia cognitiva e ensino de ciências nos últimos 40 anos têm desvelado o papel central que as ideias e formas de pensar intuitivas dos estudantes desempenham na construção de aprendizagens significativas' (TALENGUER, 2010, p. 166). 2

Entre os psicólogos que mais têm se aproximado do ensino de ciências encontra-se Juan Ignacio Pozo, que escreveu, juntamente com Gómez Crespo, Aprender y Enseñar Ciencia , obra que já se encontra traduzida ao português. Para Pozo (2005, p. 24), 'uma das áreas mais pujantes na pesquisa sobre aprendizagem nas últimas décadas é, sem dúvida, o estudo da aprendizagem implícita' aprendizagem que ocorreria quando o 'sujeito não pode informar sobre o que aprendeu ou sobre como aprendeu' (Ibid., p. 25). Sobre o implícito , Pinker (1998, p. 3 29) chega a afirmar eloquentemente que, 'oculto por trás dos painéis da consciência, deve existir um mecanismo fantasticamente complexo' como simulações do mundo, banco de dados sobre pessoas e objetos, dentre outros.

Nesta perspectiva, o presente trabalho de pesquisa pretende aprofundar as imbricações entre as representações implícitas, as restrições cognitivas e a especificidade de domínio do implícito. Acreditamos que este diálogo, que neste trabalho possui forte viés teórico , oferecerá uma contribuição importante para 4 aprofundar questões teórico-metodológicas junto às investigações em mudança conceitual e aquisição do conhecimento.

## O ensino de ciências e o implícito

Pode-se dizer que a dicotomia explícito versus implícito - ou seus correlatos consciente/ inconsciente, verbalizável/ não verbalizável, declarativo/ procedimental, voluntário/ automático - esteve presente nas diversas perspectivas a partir das quais

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se tem visto a aprendizagem de ciências. O implícito se encontra na base do movimento das concepções alternativas. Apoiando-se em Resnick (1983), Driver afirma:

Este conhecimento físico está também estruturado, mas como não o deixamos explícito , nem sempre o relacionamos com o conhecimento axiomático; de fato podemos inclusive não ser conscientes das suposições que fazemos. (DRIVER, 1986, p. 10, grifo nosso).

Karmiloff-Smith é outra psicóloga que se interessa pelo implícito. Sua contribuição está em explorar a imbricação do implícito com importantes aspectos da cognição: as questões das restrições cognitivas e da especificidade de domínio (KARMILOFF-SMITH, 1986; 1991; 1994).

Restrições cognitivas constraints se constituíram, em 1988, num dos temas do Symposium of the Jean Piaget Society , simpósio que gerou o livro The Epigenesis of Mind - Essays on Biology and Cognition , onde aparecem nomes tais como Carey (1991), Spelke (1991) e Karmiloff-Smith (1991). No prefácio do livro, os organizadores esclarecem o sentido de restrição que deveria orientar os palestrantes:

Restrição admite dois sentidos: um sentido é que restrições limitam o aprendiz, fazendo com que certas informações sejam difíceis, e mesmo impossíveis, de serem adquiridas; o outro sentido é que restrições potencializam a aprendizagem porque limitam as hipóteses consideradas pelo aprendiz. (CAREY; GELMAN, 1991, p. ix).

Interessada na mudança conceitual, restrições cognitivas também têm aparecido em trabalhos de Chi (CHI et al., 1994).

A especificidade de domínio, por sua vez, ocupa a obra Mapping the mind: Domain Specificity in Cognition and Culture , oriunda da conferência Cultural Knowledge and Domain Specificity , ocorrida em 1990. Nesta obra, Carey e Spelke (1994, p. 169) afirmam que os homens são 'dotados com sistemas de conhecimento de domínio específico, tais como o conhecimento da linguagem, conhecimento dos objetos físicos e conhecimento do número, sistemas que se aplicam a distintas séries de entidades e fenômenos'. Como Carey e Spelke, Vosniadou (1994) também contribui no sentido de esclarecer vínculos entre a especificidade de domínio e as restrições cognitivas.

Na literatura de ensino de ciências, Vosniadou (1994) fala de 'pressuposições entrincheiradas' para designar as restrições cognitivas identificadas em bebês por Spelke e colaboradores (1992). Tyson e colaboradores (1996) discutem se a mudança conceitual é de domínio específico ou de domínio geral, o que suscita a questão das restrições cognitivas, sem que, no entanto, seja feita vinculação com o implícito. Em Talanguer (2010), o implícito está articulado com as restrições cognitivas, mas a questão da especificidade de domínio é marginal. Ainda que pouco explorada, a imbricação estabelecida por Karmiloff-Smith aparece em Pozo e Gómez Crespo (2001). Moreira (2002) explora algumas questões sobre o implícito na perspectiva de Vegnaud, mas sem se referir à imbricação em questão.

Essa imbricação se enriquece quando Pozo (2005; 2002) aprofunda a perspectiva funcionalista evolucionista da mente. O sistema de representação implícito faz parte da herança evolutiva do ser humano e constitui uma parte significativa da mente. Pozo considera que os processos psicológicos, fruto da

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evolução, possuem funções como ' resposta do organismo para uma pergunta do ambiente' (Ibid, p. 63). Portanto, o conteúdo da representação é relevante na aprendizagem e esta 'pode ser concebida como a aquisição de representações, implícitas e encarnadas, em domínios específicos de conhecimento' (Ibid., p. 71). As representações implícitas possuem uma natureza encarnada no sentido de que são fruto da interação do organismo físico com a realidade, ou seja, foram desenvolvidas em termos filogênicos e ontogênicos tendo o corpo sensorial e o mundo físico como parâmetros de construção.

## Psicologia evolucionista: o implícito, as restrições da mente e a especificidade de domínio

Tradicionalmente as teorias psicológicas defendem a existência de processos gerais independentes do conteúdo específico da representação. Representantes dessa inclinação teórica podem ser encontrados entre os conexionistas, mas também no âmbito da própria 'psicologia piagetiana, que é finalmente também uma psicologia dos processos, e não dos conteúdos' (POZO, 2005, p. 68). Um exemplo dessa postura teórica seria o pensamento formal, distante da influência dos conteúdos aos quais se aplica (Ibid., p. 69). Em busca dos traços específicos da mente humana, muitos têm se apoiado em aspectos ou capacidades gerais como a consciência, a linguagem ou o pensamento simbólico.

Em oposição à tendência dos processos gerais, é majoritária na psicologia evolucionista a 'hipótese da modularização maciça', hipótese segundo a qual a mente está composta essencialmente por 'módulos' ou mecanismos computacionais inatos de propósitos específicos (Ibid., p. 74). Na sua versão mais radical, defendida por Fodor, haveria módulos inatos que norteariam toda a ação humana. KarmiloffSmith (1991, p. 176) adota uma postura intermediária, que defende a modularização pela interação entre estruturas específicas inatas e as contingências do ambiente. Esta é uma posição tida como construtivista, mas que aceita as contingências inatas na seleção de informação. Karmiloff-Smith admite a existência de representações simbólicas em bebês, cujos conhecimentos parecem possuir prerrogativas processuais e declarativas (simbólicas), mesmo antes dos dezoito meses, ao contrário do que pensava Piaget, que pleiteava só haver representações simbólicas ou declarativas após o período sensório-motor (18 meses) (Ibid.).

Para fechar a questão com relação aos conhecimentos inatos, é preciso esclarecer três pontos: todas as espécies os possuem, inclusive a humana; as pesquisas têm mostrado que as crianças possuem estruturas perceptuais, conceituais e linguísticas inatas; principalmente no reduto da linguagem, é preciso admitir que há princípios específicos inatos (Ibid., p. 172). A questão principal, segundo Karmiloff-Smith, seria determinar o que nos bebês seria inato e que influenciaria o aprendizado subsequente. Para ela, as representações dos bebês são a princípio codificadas processualmente. Tais representações seriam simplesmente 'esquetes' para serem 'preenchidos pela experiência' (Ibid. p. 177). Por outro lado, há os que admitem que tais esquetes - ou princípios inatos poderiam ser complexos e guiariam o processamento de informação (Ibid.). De maneira geral, o importante é aceitar que há certos princípios que restringirão o processamento cognitivo. Uma posição equilibrada aceitável seria admitir que as representações implícitas são fruto da interação entre estruturas específicas inatas e as contingências do ambiente.

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Diante dessas posições teóricas conflituosas, urge admitir que os dados das pesquisas permitem 'falar de vários domínios para os quais provavelmente a mente humana teve que adquirir representações e sistemas de aprendizagem especializados' (POZO, 2005, p. 75). Nesse sentido, uma característica importante dos sistemas representacionais é o fato de que aprender é uma resposta específica a demandas específicas do ambiente, ou seja, o conteúdo é relevante na aprendizagem.

As representações são dependentes do conteúdo porque são 'encarnadas', no sentido de estarem fortemente atreladas à ação e à percepção do sujeito (POZO, 2002, p. 250). Esta adjetivação, encarnada, é consequência da interação do organismo físico com a realidade, ou seja, as representações implícitas foram desenvolvidas tendo o organismo sensorial e o mundo físico como parâmetros de construção. A mente foi se desenvolvendo evolutivamente atrelada ao corpo e dependente de suas limitações para adquirir conhecimento. Portanto, nesta perspectiva, concebe-se a aprendizagem como a aquisição de representações, implícitas e 'encarnadas', em domínios específicos de conhecimento (POZO, 2005, p. 71). Como diria Pinker (2009, p. 35), a mente é o que o cérebro ['de carne e osso'] faz.

Mas quais seriam esses domínios? Não há consenso em relação a quais e quantos são estes domínios. O que muitos concordam é que há dois domínios, um composto por objetos, o domínio da física intuitiva, e outro, composto por pessoas, o da psicologia intuitiva (POZO, 2005, p. 78).

## O ensino de física, a história da ciência e os princípios específicos no domínio físico

Há estudos empíricos direcionados à determinação de princípios específicos no domínio físico que estariam na origem das concepções implícitas. Spelke (1994, p. 433), por exemplo, realizou pesquisas com crianças de poucas semanas e aponta três princípios que regem a construção das primeiras representações sobre o mundo físico, em particular, sobre o movimento de objetos inanimados: coesão (unidade no movimento), ou seja, os objetos se movem como 'unidades conectadas, ligadas entre si'; continuidade (trajetória conectada), ou seja, as trajetórias são conectadas, sem interrupções; contato , ou seja, só é possível a influência mútua entre objetos através do contato. Spelke relata ainda experimentos com bebês muito pequenos que são surpreendidos quando veem um evento impossível no qual um objeto sólido passa através de outro. Diversamente, aos quatro meses eles não são sensíveis à violação da lei de queda dos corpos , mas apresentam alguma sensibilidade a essa violação aos seis meses (SPELKE et al., 1992).

Interessados, como Pozo (2002), na forma em que o sistema cognitivo restringe a aquisição do conhecimento científico, vemos como frutífero investigar de que maneira concepções no indivíduo e na história da ciência estão restringidas pelos princípios específicos identificados na literatura. Nesse sentido, cabe visitar estudos sobre a história da ciência e investigar e/ou visitar estudos sobre concepções no indivíduo.

Considerando os resultados de Spelke, dois domínios parecem interessantes porque unificados do ponto de vista da física vigente: a queda dos corpos e a interação entre objetos distantes.

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No caso da queda dos corpos, parece interessante perseguir, na história da ciência, o seguinte: a 'naturalidade' dos movimentos próximos à superfície da Terra na perspectiva aristotélica, a ação do ímpeto de Buridan e Oresme, a questão galileana sobre a influência da massa na queda dos corpos, a tendência centrífuga de Hyguens versus a força centrípeta de Newton, a lei da gravitação de Newton, a mecânica relacional de Mach e a teoria da relatividade de Einstein. Entre os estudos sobre o indivíduo, está no alvo, entre outros, Franco (1993).

No caso da interação entre corpos distantes, valerá a pena, entre outros, o trabalho de Gardelli (2004) sobre a história da ciência. No caso dos indivíduos, caberá a realização de estudo empírico com questões já apontadas em Krapas e da Silva (2007).

Portanto, defendemos aqui a potencialidade da investigação em termos de restrições cognitivas tendo como parâmetros a história da ciência, as aquisições sobre concepções alternativas, as aquisições em psicologia cognitiva e dados empíricos que estão em fase de coleta. A principal contribuição da pesquisa, no atual estágio em que se encontra, refere-se ao aprofundamento do debate teóricometodológico nos âmbitos da aquisição de conhecimento e mudança conceitual.

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