A UTILIZAÇÃO DE MAPAS CONCEITUAIS COMO INSTRUMENTO DE INVESTIGAÇÃO DAS CONCEPÇÕES PRÉVIAS DOS ESTUDANTES

## A UTILIZAÇÃO DE MAPAS CONCEITUAIS COMO INSTRUMENTO DE INVESTIGAÇÃO DAS CONCEPÇÕES PRÉVIAS DOS ESTUDANTES

Rogério Oliveira Silva , Aline Costalonga Gama , Giuseppi Camiletti 1 2 3

- 1 Aluno do Mestrado Profissional Nacional em Ensino de Física - SBF/POLO 12/UFES silvarogeriooliveira@gmail.com
- 2 Aluna do Mestrado Profissional Nacional em Ensino de Física - SBF/POLO 12/UFES alinecga@yahoo.com.br
- 3 Professor do Mestrado Profissional Nacional em Ensino de Física - SBF/POLO 12/UFES giuseppi.ufes@gmail.com

## Resumo

Nesse trabalho apresenta-se o resultado da utilização de Mapas Conceituais como metodologia de investigação das Concepções Prévias de alunos da Marinha do Brasil, envolvendo o Conceito de Movimento abordado em Mecânica, na disciplina de Física. A pesquisa foi realizada com um grupo de 22 alunos da Escola de Aprendizes-Marinheiros do Espírito Santo (EAMES) durante um encontro com duração de 1h45min. A coleta de dados foi feita por meio do teste de nivelamento, aplicado aos ingressantes na EAMES, e dos Mapas Conceituais confeccionados pelos sujeitos dessa pesquisa. O objetivo principal do trabalho é apresentar uma análise dos resultados da utilização do Mapa Conceitual como instrumento de eliciação do conhecimento prévio do aluno sobre o conceito de Movimento. A busca pelo que o aprendiz já sabe, a respeito do conteúdo proposto, visa direcionar as estratégias de ensino que potencializem a chamada Aprendizagem Significativa, com base nas Teorias de David P. Ausubel e Joseph D. Novak. A metodologia apoiou-se em trabalhos de Ferracioli (2007), Mendonça (2013), Moreira (2006) e Novak e Cañas (2010). Pôde-se observar a complementaridade de informações obtidas com essa ferramenta sobre a organização dos Conceitos na estrutura cognitiva dos estudantes, quando comparada com as do teste de nivelamento. Os resultados evidenciam que a utilização desse recurso é uma oportuna estratégia para identificar as Concepções Prévias dos alunos e sua forma organizacional, reforçando assim as ideias de Novak e Gowin (1999) e Souza e Boruchovitch (2010a, 2010b).

Palavras-chave : Aprendizagem Significativa, Movimento, Mapa Conceitual, Unidade de Ensino Potencialmente Significativa, Concepções Prévias.

## Introdução

O estudo aqui relatado é parte do Projeto de Pesquisa que envolve a elaboração, implementação e avaliação de uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS). A UEPS, proposta inicialmente por Moreira (2014), está fundamentada em Teorias de Aprendizagem, em particular na Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel (2003) e por seus colaboradores. O material desenvolvido introduz os Conceitos do Movimento dos Corpos, para os alunos do Curso de Formação de Aprendizes-Marinheiros da Marinha do Brasil. Nesse material, utilizaram-se situações-problemas contextualizadas à realidade dos aprendizes, visando despertar a curiosidade e estimular o interesse dos mesmos para o conteúdo a ser estudado, na perspectiva de uma Aprendizagem Significativa. A Unidade de Ensino foi aplicada no primeiro semestre de 2014.

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26 a 30 de janeiro de 2015

Considerando o pressuposto básico da Teoria da Aprendizagem Significativa de que, o fator isolado que mais influencia na aprendizagem do aluno é o seu conhecimento prévio sobre determinado assunto, buscamos por meio do uso dos Mapas Conceituais eliciar as Concepções Prévias dos sujeitos dessa pesquisa. Este trabalho objetiva apresentar um levantamento destas concepções e, ainda, refletir sobre as potencialidades dos Mapas Conceituais para esse propósito.

## Referencial Teórico

De acordo com Ausubel (2003), Aprendizagem Significativa é o processo pelo qual uma nova informação ancora-se em conceitos ou em proposições relevantes, pré-existentes na estrutura cognitiva do aprendiz. Segundo Moreira (1999), esse processo não é apenas uma simples associação, mas sim uma interação entre os aspectos específicos e relevantes já existentes na estrutura cognitiva e as novas informações, por meio da quais essas adquirem significados e são integradas à estrutura cognitiva. Dessa forma, os conceitos vão sendo reelaborados, tornando-se mais abrangentes e refinados. Para Ausubel, a Aprendizagem Mecânica ocorre quando o aprendiz apenas promove a repetição do que lhe foi transmitido, não resultando na aquisição de novos significados, sendo que as novas informações ficam retidas por curtos períodos de tempo, a não ser que sejam bem apreendidas.

Ausubel ( ibid. ) aponta que, para a ocorrência da Aprendizagem Significativa (AS), é necessário que: (1) o conteúdo a ser aprendido seja relacionado ao conhecimento prévio do aluno; (2) a estrutura cognitiva do aprendiz contenha ideias (ancoradouros) relevantes, com as quais se possam relacionar o novo conteúdo; (3) o aluno tenha intencionalidade de aprender significativamente. Um dos requisitos necessários para que a condição 1 se concretize é que o material instrucional a ser utilizado seja potencialmente significativo.

Assim, partindo das premissas de que não há ensino sem aprendizagem, de que o ensino é o meio e a aprendizagem o fim, Moreira (2006, 2014) propõe a construção de uma sequência didática fundamentada em Teorias da Aprendizagem, particularmente a Teoria da Aprendizagem Significativa, denominada de Unidade de Ensino Potencialmente Significativa. A UEPS visa promover a ocorrência da AS, não mecânica.

Ausubel ( ibid. ) defende ainda, uma investigação a respeito do que os estudantes sabem sobre um determinado assunto para, em seguida, ensinar o que se pretende. Uma possibilidade para a realização do levantamento do conhecimento prévio do aluno é a utilização de Mapas Conceituais. Essa ferramenta foi desenvolvida, inicialmente, pelo pesquisador Joseph Novak e seus colaboradores e, potencialmente, pode auxiliar a busca por uma Aprendizagem Significativa. A elaboração de um Mapa Conceitual consiste em organizar 'os conceitos' e estabelecer 'conectores' entre eles. A análise dos Mapas, como relatado por Novak e Cañas (2010), permite identificar a hierarquia e a relação entre os conceitos na estrutura cognitiva de quem elaborou o Mapa. Neste sentido, a utilização de Mapas Conceituais pode permitir aos alunos expor suas ideias, criar, opinar e discutir o conteúdo em estudo (MENDONÇA, 2013), além de proporcionar o desenvolvimento de habilidades que transpõem a repetição mecânica.

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Observamos na literatura diversas referências que teorizam sobre a possibilidade do uso de Mapas Conceituais no levantamento das Concepções Prévias dos alunos, em que destacamos os trabalhos de Souza e Boruchovitch (2010a, 2010b) e Novak e Gowin (1999). Entretanto, em nossa revisão de literatura, não encontramos discussões relacionadas ao levantamento de tais concepções. Os trabalhos encontrados versam sobre a utilização dessa ferramenta no processo de ensino-aprendizagem e avaliação. Neste sentido, essa pesquisa propõe o levantamento das Concepções Prévias dos alunos a partir dos Mapas Conceituais e a discussão sobre as potencialidades dessa ferramenta para essa finalidade.

## Metodologia

## Objetivos

Avaliar a utilização de Mapas Conceituais como ferramenta de eliciação dos conhecimentos prévios dos discentes acerca do fenômeno do Movimento.

Os objetivos específicos são:

- · Comparar a utilização de Mapas Conceituais com o teste de nivelamento;
- · Diagnosticar a compreensão dos conceitos, apresentados nos Mapas Conceituais, estruturados pelos alunos.

## Amostragem

A pesquisa foi realizada com 22 alunos da Escola de AprendizesMarinheiros do Espírito Santo (EAMES). Anualmente, ingressam 500 alunos selecionados por meio de um concurso público nacional, sendo exigido Ensino Fundamental completo. Um teste de nivelamento com questões objetivas e discursivas sobre os conteúdos de Física é aplicado aos ingressantes, com o intuito de identificar os alunos com desempenho acadêmico inferior a 50% de aproveitamento. Esses alunos são encaminhados para um sistema de Apoio Escolar, para a realização de aulas extras. Os sujeitos dessa pesquisa são provenientes de uma turma de Apoio Escolar.

## Material Instrucional utilizado

A UEPS tem como características principais: conter atividades que levem o aluno a externar seu conhecimento prévio sobre o assunto a ser estudado, apresentar situações-problemas em níveis crescentes de complexidade que possibilitem a participação e reflexão dos alunos e abordar o conteúdo levando-se em conta a diferenciação progressiva e a reconciliação integradora. Além disso, propõem a realização de avaliações durante todo o processo, através de diversos registros, além de avaliação individual somativa. Visando promover a ocorrência da Aprendizagem Significativa, foi desenvolvida uma UEPS introduzindo o estudo do Movimento dos corpos e aplicada aos Aprendizes-Marinheiros.

## Coleta de Dados

O teste de nivelamento foi constituído por 5 questões objetivas e 6 discursivas. As questões discursivas abordavam: notação científica, vetores, algarismos significativos e unidades de medida. As questões objetivas, com apenas uma alternativa correta, abordavam: a Primeira e Terceira Leis de Newton, as forças

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que atuam durante o movimento dos corpos e os conceitos de referencial e trajetória. Considerando que o foco desse trabalho é o levantamento do conhecimento prévio dos alunos relacionado ao conceito de Movimento, foram consideradas para análise apenas os dados das questões objetivas.

A UEPS elaborada propõe, como atividade, que os estudantes desenvolvam um Mapa Conceitual sobre o entendimento do Conceito de Movimento e que escrevam um breve texto explicando o Mapa desenvolvido. Baseada na metodologia apontada por Ferracioli (2007), sobre a elaboração de Mapas Conceituais, foram utilizadas duas aulas para apresentar e ensinar aos alunos a confeccionarem seus Mapas. Após esse treinamento, os alunos elaboraram um Mapa inicial, sendo que alguns estudantes foram convidados a apresentarem e discutirem esse Mapa, oralmente, com a turma. A seguir, todos os aprendizes desenvolveram os Mapas sobre o Movimento dos corpos, sendo esses utilizados como instrumentos para coleta de dados deste trabalho.

## Análise dos Dados

Da análise do teste de nivelamento, destacamos:

- · Sobre o entendimento da Terceira Lei de Newton, 58,6% dos alunos apresentaram a concepção espontânea de que as intensidades das forças de Ação e de Reação são diferentes. Essa concepção já foi apontada na literatura, na qual podemos destacar o trabalho de Zylbersztajn (1983). Apenas 36,2% dos alunos demonstraram compreender o conceito abordado e 5,2% demonstram desconhecer a força de Reação.
- · Já com relação ao conhecimento prévio acerca da Primeira Lei de Newton, 77,6% dos alunos evidenciaram as ideias aristotélicas presentes em sua estrutura cognitiva, associando que só existe movimento se houver uma força atuando sobre o corpo na direção do movimento. Esse apontamento está relatado nos trabalhos de Pedruzzi e Pedruzzi (1985) e Queiroz e Teixeira (1992).
- · A análise da questão sobre a trajetória dos objetos sugere que os conceitos de Referencial e Inércia não estão bem assimilados pelos alunos. A dificuldade de assimilação desses conceitos encontra-se relatadas no trabalho de Villani, Pacca e Hosoume (1984), no qual apresentam que velocidade, trajetória e distância percorrida são concebidas pela maioria dos alunos como conceitos absolutos não tendo relação com o sistema de referência.

Os resultados obtidos por meio do teste de nivelamento evidenciam que a maioria dos alunos da EAMES não compreende os conceitos envolvidos no estudo da Mecânica. Vale ressaltar que, dentre os alunos que participaram deste estudo, 86% já haviam concluído o Ensino Médio, formação essa que não era exigida no concurso público de seleção. O resultado do teste sugere que o processo anterior de ensino e aprendizagem dos conceitos relacionados à Mecânica não promoveu, para esses alunos, avanços das concepções espontâneas para as cientificamente aceitas.

Buscando uma melhor visualização de como os conceitos relacionados ao Movimento estão organizados na estrutura cognitiva dos alunos, analisamos os Mapas Conceituais confeccionados, baseando-se na metodologia proposta por

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Mendonça (2013), que estabelece critérios para uma análise quantitativa dos Mapas e para a classificação dos conceitos utilizados. Os resultados obtidos estão apresentados nas Tabelas 01 e 02.

Tabela 01: Classificação dos Mapas desenvolvidos pelos estudantes, de acordo com os critérios quantitativos.

TC (Total de Conceitos), CV (Conceitos Válidos), TP (Total de Proposições), PV (Proposições Válidas), RC (Relações Cruzadas) e EX (Número de Exemplos).

Analisando os dados da Tabela 01, percebemos que apesar do Total de Conceitos (TC) apresentados nos Mapas serem elevado, apenas 47% desses Conceitos são Válidos (CV). Com relação ao Total de Proposições (TP), apenas 45% são Proposições Válidas (PV). Observa-se, também, uma grande deficiência no estabelecimento de ligações cruzadas entre os conceitos.

A Tabela 02 mostra a quantidade e a identificação dos conceitos válidos e relevantes presentes nos Mapas desenvolvidos pelos aprendizes.

Tabela 02 : Conceitos válidos e relevantes presentes nos Mapas desenvolvidos pelos estudantes.

Uma análise dos dados da Tabela 02 revela que muitos alunos não incluíram nos Mapas os conceitos de Referencial (9%), Aceleração (40,9%) e, principalmente, o conceito de Força (apenas 13,6%). Analisando os Mapas observa-se uma forte inclusão de fórmulas e pouca ou nenhuma evidência de entendimento do fenômeno do Movimento. Por meio da análise das relações entre os conceitos de alguns Mapas, foi possível observar também, a associação aristotélica, presente na estrutura cognitiva dos alunos, de que só existe movimento se houver uma força

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atuando no corpo na mesma direção do movimento, ratificando os resultados apontados no teste de nivelamento.

A título de exemplo, na Figura 01, apresentamos dois Mapas confeccionados por dois alunos distintos da pesquisa.

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Figura 01: Mapas Conceituais sobre o conceito de Movimento, elaborado por dois pesquisados distintos.

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Na figura acima, o Mapa da esquerda evidencia o domínio que o aluno possui da classificação dos Movimentos e compreensão dos conceitos de Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) e Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV). Entretanto, não são incluídos os conceitos de Referencial, Deslocamento e Tempo. O discente não faz a associação entre variação de velocidade e aceleração. Observa-se a explicitação da palavra 'fórmulas' como sendo um conceito ligado às equações matemáticas. Adicionalmente, essas equações apresentam alguns erros, evidenciando a falta de domínio conceitual e a provável ocorrência de uma aprendizagem mecânica do aluno (AUSUBEL, 2003).

Na Figura 01 à direita, percebemos que o Mapa apresenta a maioria dos conceitos fundamentais para a compreensão do fenômeno do Movimento. Entretanto, pode-se observar a falta de hierarquia e de ligações cruzadas entre os conceitos, sugerindo também que a instrução formal recebida por esse aluno, ao longo de sua trajetória escolar, conduziu a uma aprendizagem mecânica. Observamos nesse Mapa que o aluno não apresenta domínio do conceito de velocidade, associando que o movimento é descrito, fundamentalmente, pela existência de aceleração e deslocamento. Adicionalmente, verificamos que o aluno não possui o domínio do conceito de aceleração, uma vez que não é capaz de interligar variação de velocidade com aceleração e tempo.

Os resultados da análise dos Mapas permite constatar a omissão de conceitos fundamentais e a presença de ligações incorretas entre conceitos básicos, explicitando uma estrutura conceitual deficiente com relação ao entendimento do fenômeno do Movimento. Alguns alunos revelam possuir instrução formal sobre Movimento, mas são incapazes de concebê-lo de maneira ampla e compreender o que são conceitos mais gerais e abrangentes e situações específicas. Essas

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constatações são importantes para o direcionamento e confecção das atividades que buscam promover a Aprendizagem Significativa.

Assim, a análise descrita acima sugere que o Mapa Conceitual pode ser utilizado como uma ferramenta útil para eliciar os conhecimentos prévios dos estudantes sobre um determinado conteúdo de Física. Os resultados obtidos com a utilização dos Mapas, além de complementarem os dados encontrados com o questionário de nivelamento, adicionam uma visão mais ampla da estrutura das concepções apresentadas pelos estudantes. Os Mapas podem fornecer ao professor a oportunidade de observar a quantidade, a hierarquia e as relações estabelecidas entre os conceitos. Permite ainda, inferir sobre a organização conceitual na estrutura cognitiva do aluno sobre o conteúdo em estudo. Portanto, esta pode ser uma oportunidade para o professor reelaborar suas estratégias de Ensino, no sentido de promover a Aprendizagem Significativa defendida por Ausubel.

## Considerações finais

Nesse trabalho, apresentaram-se os resultados da análise dos Mapas Conceituais como metodologia para a identificação dos conhecimentos prévios relevantes e sua organização na estrutura cognitiva do aprendiz. Complementando os resultados apontados no teste de nivelamento, a análise dos Mapas Conceituais permitiu uma visualização mais detalhada dos conceitos presentes na estrutura cognitiva dos alunos, identificando de que forma esses conceitos estão organizados. Reforçando as ideias de Novak e Cañas (2010), a utilização do Mapa permite identificar as lacunas conceituais existentes e possibilita, ao professor, reelaborar suas estratégias de Ensino, no sentido de promover a Aprendizagem Significativa.

A utilização de frases, inserção de fórmulas e a ausência de conectores entre os conceitos apresentados nos Mapas Conceituais analisados, evidenciam a falta de treinamento do aluno perante essa ferramenta cognitiva. Entretanto, isso não diminui a potencialidade desse instrumento na análise das Concepções Prévias dos estudantes, apenas sugere que devemos estimular a utilização e o treinamento dessa ferramenta.

A análise de um segundo Mapa elaborado pelos alunos, após a aplicação da UEPS, permitirá ao pesquisador identificar os avanços, a qualidade e as ligações estabelecidas entre os conceitos utilizados. Os Mapas poderão evidenciar a capacidade dos alunos reconhecerem os conceitos centrais abordados na UEPS e verificar como as novas ideias estão sendo reproduzidas pelos estudantes, inclusive no que tange a explicitação de novos exemplos, permitindo, assim, evidenciar a Aprendizagem Significativa.

## Referências

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