MUDANÇA CONCEITUAL: QUAL É O SEU PAPEL NAS PESQUISAS EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS NO BRASIL ATUALMENTE?

## MUDANÇA CONCEITUAL: QUAL É O SEU PAPEL NAS PESQUISAS EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS NO BRASIL ATUALMENTE?

## Luiz Felipe de Moura da Rosa¹, Isis Gabriela Magalhães Rosa², Alexsandro Pereira de Pereira³

¹UFRGS / Instituto de Física, luiz.rosa@acad.pucrs.br ³PUCRS / Escola de Ciências, isis.rosa@acad.pucrs.br

²UFRGS / Departamento de Física, alexsandro.pereira@ufrgs.br

## Resumo

Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica da produção acadêmica nacional sobre mudança conceitual. O objetivo dessa pesquisa é averiguar até que ponto, e de que maneira, a pesquisa sobre mudança conceitual ainda vem sendo realizada no Brasil. De acordo com o corpus definido para a pesquisa, realizou-se uma busca pelo termo 'mudança conceitual' em todos os periódicos nacionais, classificados como A1 ou A2 pela CAPES no último quadriênio. Outro critério foi selecionar apenas trabalhos publicados nos últimos dez anos, em língua portuguesa. Como a ênfase do evento são as pesquisas em ensino de Física, optou-se por analisar apenas trabalhos destinados a essa disciplina ou que tratem a noção de mudança conceitual na educação em ciências de uma forma geral. Percebemos um tímido, porém renovado, interesse nos últimos anos pelo tema, inspirado em um debate na literatura internacional de Educação em Ciências sobre o paradigma da mudança conceitual e o paradigma histórico-cultural .

Palavras-chave : Mudança Conceitual; Revisão de literatura; Ensino de Ciências.

## Introdução

A década de 80 é considerada por muitos pesquisadores da área de ensino de ciências como sendo 'a década da mudança conceitual' (MORTIMER, 1996). O modelo mais representativo da pesquisa sobre mudança conceitual é o modelo de mudança de paradigma (POSNER et al., 1982). Este foi fortemente inspirado nos referentes epistemológicos de Thomas Kuhn e Imre Lakatos. De forma bastante resumida, o modelo proposto pelos autores parte da premissa de que os estudantes trazem conhecimentos prévios para as aulas de ciência e que, normalmente, este conjunto de conhecimentos diverge do conhecimento científico. O que o modelo da mudança de paradigmas propõe é confrontar as concepções alternativas dos estudantes com 'anomalias' (KUHN, 1978) que elas não deem conta de solucionar. Num sentido construtivista o professor deve trazer problemas que promovam o conflito cognitivo (AUSUBEL, 2003) em seus estudantes. De acordo com Kuhn (1978) essa é a base dos processos de revolução científica, e em um paralelo com o ensino de ciências é onde se dá a aprendizagem conceitual dos estudantes.

O modelo de Posner e seus colabores (1982) é tomado por muitos como o principal modelo da época, e as pesquisas inspiradas nele levaram a década de 80 a ser taxada como a década da mudança conceitual (MORTIMER, 1996). Porém, de estudos dessa linha de pesquisa emergiram diversas críticas no início da década de 1990. As principais delas se referem a noção de estudante enquanto um cientista (MORTIMER, 1996) e a ideia de que os estudantes substituem suas concepções

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prévias por concepções novas, científicas (CARAVITA; HALLDÉN, 1994; LINDER, 1993; MORTIMER, 1995). O acúmulo de críticas levou a um esgotamento dessa linha de pesquisas, pelo menos no Brasil (PEREIRA, 2017). No entanto, um renovado interesse na mudança conceitual parece ter surgido na década passada no cenário internacional. Roth, Lee e Hwang (2008), por exemplo, publicaram um artigo na Cultural Studies on Science Education desafiando a comunidade de educadores de ciência a responder o que significaria considerar as noções de concepção e mudança conceitual a partir da perspectiva dos estudos culturais.

Neste sentido, apresentamos uma revisão da produção acadêmica recente sobre a pesquisa em mudança conceitual. Para a coleta dos dados foi feita uma busca através da plataforma Sucupira (da CAPES), em periódicos na área de avaliação Ensino . De acordo com o corpus definido para a pesquisa, buscou-se em todos os periódicos nacionais, classificados como A1 ou A2, no quadriênio de 2013 - 2016. Foram selecionados apenas periódicos virtuais e a pesquisa feita em todos os campos foi por 'mudança conceitual'. Outro critério foi selecionar apenas trabalhos em língua portuguesa, e cuja publicação date a partir de 2008, afim de ter uma visão atualizada. Como o objetivo do evento é o ensino de Física, optou-se por analisar apenas trabalhos destinados à disciplina ou que tratem a noção de mudança conceitual na educação em ciências de uma forma mais geral. Nosso referencial ao elaborar a presente revisão é o trabalho de Teixeira, Greca e Freire Jr. (2012). O objetivo do presente estudo é averiguar a situação da pesquisa sobre mudança conceitual no Brasil, atualmente. Buscaremos identificar os modelos de mudança conceitual utilizados nas pesquisas, de que forma a área de ensino de ciências olha para o tema e quais os conteúdos abordados, através da análise dos artigos selecionados. Na sequência apresentaremos brevemente o nosso referencial e, em seguida, a nossa revisão.

## Apresentando o referencial metodológico

O referencial que orienta a estrutura de nossa revisão bibliográfica é o trabalho de Teixeira, Greca e Freire Jr. (2012). Escolhemos este trabalho como referência por reconhecer sua qualidade e pertinência; por se tratar de uma revisão da pesquisa nacional; além da proximidade presente entre os temas de intervenções didáticas orientadas por elementos de HFC e os modelos de mudança conceitual (VILLANI, 2001). No referido trabalho os autores seguem alguns critérios, aos quais adaptaremos para o presente escrito. Nele os autores buscam identificar o estado da arte das pesquisas que investigam intervenções didáticas orientadas por História e Filosofia da Ciência (HFC) em aulas de Física. Os autores fazem sua busca direta no site das seguintes revistas: Ciência & Educação (C&E), Investigações em Ensino de Ciências (IENCI), Caderno Brasileiro de Ensino de Física (CBEF), Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF), Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências (RBPEC) e Enseñanza de las Ciencias (Enz). Os autores julgaram essas como as principais revistas brasileiras da área, em função do seu impacto na comunidade especializada, além da Enz que foi incluída por ser muito bem conceituada no Brasil e devido à proximidade do idioma espanhol com o português. A busca dos trabalhos para a análise foi feita selecionando-se os trabalhos inicialmente por meio da leitura dos títulos e resumos dos artigos. Quando isso não era suficiente se procedia com a leitura integral dos artigos. Dessa forma os autores selecionaram um total de 160 trabalhos, contemplando um período que vai de 1980 até meados de 2011.

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Os autores propõe três critérios para excluir os trabalhos: 1) Artigos que não tratam de Ensino de Física, mas de Ensino de Ciências em geral ou de alguma outra matéria científica específica como Biologia, Química etc.; 2) Artigos de natureza teórica, do tipo reflexão sem aplicação didática; 3) Artigos que tratam de aplicação em geral como produção, uso e análise de materiais didáticos, mas sem relatos de resultados de intervenção didática em sala de aula. Após a aplicação destes critérios os autores ficaram com apenas 14 trabalhos, sendo um deles publicado na revista espanhola. Para proceder com a análise dos trabalhos os autores usaram triangulação onde os trabalhos forma avaliados 'inicialmente, por dois dos autores deste trabalho de forma independente e depois submetido à avaliação crítica do terceiro autor; eventuais divergências foram dirimidas por consenso.' (p.11).

## Revisão de literatura em periódicos nacionais

No presente trabalho o levantamento dos artigos para a análise foi feito por meio da busca direta nos sites das revistas classificadas como A1 ou A2, na área de avaliação de Ensino, segundo dados da CAPES. Diferente de Teixeira, Greca e Freire Jr. (2012), optamos por abranger todas as revistas da área de ensino com Qualis A (no quadriênio de 2013 - 2016). Dessa maneira contemplamos todos os periódicos investigados pelo nosso referencial. Como o objetivo de pesquisa é uma investigação nacional, apenas foram selecionados periódicos nacionais. Nesse ponto divergimos de nosso referencial por deixar de fora a revista Enseñanza de las Ciências, já que ela contempla pesquisas de outras regiões do mundo o que foge do nosso interesse de investigação. Outro critério foi o idioma dos artigos, tendo em vista que consideramos apenas artigos em língua portuguesa. A busca dos trabalhos para a análise foi feita através das plataformas de busca de cada revista. Buscamos por 'mudança conceitual'. Retornaram um total de 172 trabalhos. Em seguida, esses trabalhos foram submetidos à três critérios de exclusão, adaptados dos critérios apresentados por Teixeira, Greca e Freire Jr. (2012): 1) Como o objetivo é obter um panorama atual, optou-se por considerar apenas publicações que datem dos últimos dez anos. Nossa busca ocorreu ao longo do mês de maio de 2018, portanto, nossa amostra contempla publicações de janeiro de 2008 até abril de 2018 (foram excluídos 86 artigos devido a esse critério); 2) artigos que não tratam de Ensino de Física ou de Ensino de Ciências em geral, mas de alguma outra matéria científica específica como Biologia, Química etc. ou de outra área do conhecimento que não o científico (foram excluídos 61 artigos devido a esse critério); 3) artigos que utilizam o termo mudança conceitual de forma 'descolada' do conceito investigado, sem recorrer a algum referencial teórico do programa de pesquisa em mudança conceitual (foram excluídos 18 artigos devido a esse critério).

Após a aplicação dos critérios de exclusão, foram filtrados apenas 7 trabalhos. Para proceder com a seleção fizemos leitura dos resumos dos trabalhos. Em alguns casos, quando isso não era suficiente para uma compreensão sobre a temática dos trabalhos, foi feita a leitura integral dos artigos. Assim como nosso referencial, trabalhamos via triangulação para analisar os artigos. O primeiro e a segunda autores deste trabalho procederam com a leitura de forma independente dos artigos, promovendo uma análise cada, que depois foram submetidas à avaliação crítica do terceiro autor, por se tratar de um pesquisador mais experiente que os demais. Ao seguirmos os passos utilizados por Teixeira, Greca e Freire Jr. (2012), tomamos a liberdade de partilhar de sua asserção de valor de que o uso dos critérios de exclusão é um indicador confiável para proceder com a seleção e

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análise, permitindo compreender o comportamento do fenômeno investigado. Para a apresentação de nossos resultados procederemos com a análise sistemática conforme apresentado por Teixeira, Greca e Freire Jr. (2012).

## Caracterização dos trabalhos

Teixeira, Greca e freire Jr. (2012) apresentam diversos gráficos e tabelas ao longo de seu escrito, possibilitando que o leitor possa ir acompanhando resultados específicos como quais revistas mais tiveram publicações sobre o tema, como se deu a evolução das publicações na área ao longo dos anos ou quais áreas do conhecimento mais foram contempladas. No entanto, tendo em vista o espaço limitado pré-definido deste trabalho seguiremos direto para a análise dos artigos selecionados. Informações adicionais poderão ser apresentadas e discutidas durante a apresentação no evento. Na sequência apresentamos o quadro 1, adaptado de acordo com a tabela 4 do nosso trabalho de referência.

Tabela 1: Relação dos trabalhos selecionados para análise a fundo

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- O quadro 1 apresenta os trabalhos selecionados que, por simplificação, passam a ser nomeados por meio das letras A, B, C, D, E, F, G (cujas referências completas encontram-se no final do presente texto). Esse código será utilizado para se referir aos trabalhos ao longo do restante do presente trabalho. Na sequência apresentaremos uma síntese descritiva dos trabalhos. Elaboramos a descrição de modo a contribuir com alguns de nossos objetivos específicos ao proceder com a presente pesquisa, como identificar os modelos de mudança conceitual utilizados nas pesquisas, de que forma a área de ensino de ciências olha para o tema e quais os conteúdos abordados.
- O trabalho A (RUFATTO; CARNEIRO, 2009) traz uma discussão em torno da relevância da mudança conceitual. Os autores identificam algumas críticas ao modelo de Posner e seus colaboradores (1982). Seu objetivo é trazer reflexões sobre a importância do referencial de Popper para o ensino de ciências. Eles usam esse caminho para propor a inversão do papel do conflito cognitivo atribuído nos modelos de mudança conceitual. Na verdade, o que é proposto é uma mudança de foco, para um papel de conflito onde os alunos enxerguem suas ideias e as dos outros como hipóteses de trabalho. Com isso, o foco deve ser direcionado para situações problemáticas de interesse dos estudantes. Nas palavras dos autores:

Os problemas passam a estar no centro das atenções e as hipóteses, que procuram explicálos, inevitavelmente acabam sendo comparadas (RUFATTO; CARNEIRO, 2009, p.282).

- O trabalho B (GONZALES; ROSA, 2014) é um trabalho fundamentado no modelo de Posner et al. (1982) e na Aprendizagem Significativa (AUSUBEL, 2003). Ele busca investigar as potencialidades de uma intervenção didática no ensino de tópicos de eletrodinâmica. O público alvo são alunos do EJA de uma escola estadual do MS. Os autores concluíram que o ambientes virtuais de ensino são um material potencialmente significativo, fornecendo indícios de aprendizagem significativa e mudança conceitual no ensino circuitos elétricos simples para alunos da EJA.

Os autores do trabalho C (SOARES; PAULA; VIEIRA, 2016) realizaram uma pesquisa no contexto de uma atividade de extensão de formação de professores de ciências e matemática do ensino fundamental dos municípios do entorno da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ). O trabalho é fundamentado em um debate teórico entre duas posições denominadas, de uma maneira ampla, de paradigma da mudança conceitual e paradigma histórico-cultural. Como representantes de cada perspectiva, os autores apontam os trabalhos de Treagust e Duit (2008) e Roth, Lee e Hwang (2008), respectivamente. Soares et al. (2016) apontam condições de excelência entre os paradigmas no campo teórico, porém identificam uma possível convivência das concepções de aprendizagem quando se voltam para a prática docente.

- O trabalho D (PEREIRA, 2016) apresenta as bases teóricas de seu modelo de distribuição conceitual, baseado na abordagem sociocultural (WERTSCH, 1998). De acordo com o autor, as concepções dos estudantes são mais bem entendidas como formas de ação mediada. O autor critica teorias de mudança conceitual baseadas na história e filosofia da ciência e propõe uma analogia entre concepções em ciências e memória coletiva. Esse modelo difere de outras teorias de mudança conceitual ao sugerir que diferentes grupos podem gerar diferentes representações da realidade física, mesmo dentro da comunidade científica. Para Pereira (2016), as concepções são vistas como um processo ativo que frequentemente envolve disputa e contestação entre pessoas, mais do que um corpo estruturado de conhecimento que elas possuem. Nesse modelo a mudança conceitual é vista como

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transformações da ação mediada, as quais estão associadas ao surgimento de novas formas de mediação.

- O trabalho E (PEREIRA, 2017) apresenta uma revisão de literatura sobre mudança conceitual em âmbito internacional. O trabalho tem um cunho mais reflexivo e o autor apresenta algumas distinções que auxiliam na caracterização dos debates sobre o tema. Com base nessas distinções, a mudança conceitual não é mais vista como uma substituição de teorias, mas como um processo dependente de contexto, no qual os indivíduos adquirem consciência para coordenar diferentes visões de mundo. O conhecimento intuitivo do estudante tem sido descrito não apenas como 'estruturas do tipo teoria', mas também como 'conhecimento em pedaços'. Além disso, a mudança conceitual não é concebida somente como um processo racional, mas também como uma mudança intencional, que envolve aspectos contextuais, motivacionais e afetivos. Finalmente, além de envolver a mente individual, a mudança conceitual é um fenômeno situado que envolve ferramentas culturais como formas de discurso e prática.
- O trabalho F (CLEMENT; DUARTE; FISSMER, 2010) busca investigar concepções alternativas sobre alguns tópicos conceituais de mecânica e eletrodinâmica de calouros do curso de licenciatura em Física da Universidade do Estado de Santa Catarina. Os autores apresentam brevemente o modelo proposto por Posner et al. (1982) e o do perfil conceitual (MORTIMER, 1995). Eles usam questionários adaptados da literatura e com questões objetivas cujas alternativas representam diferentes níveis conceituais, de acordo com a teoria do perfil conceitual. Eles concluem que os estudantes de graduação mantém, em sua grande maioria, concepções alternativas mesmo após ter passado pelas etapas da educação básica.

Por fim, o trabalho G (PIEPER; NETO, 2015) investiga o aprendizado de conceitos de eletromagnetismo em alunos do Ensino Médio após a utilização de simulações computacionais. Os autores se apoiam na noção de drivers (que os autores discutem com mais detalhes ao longo de seu escrito) e na proposta de promoção de mudança conceitual através do uso de recursos computacionais (TAO; GUNSTONE, 1999). Foi utilizado um teste padronizado para uma análise quantitativa antes e depois da utilização do simulador computacional.

## Considerações finais

No presente trabalho nos propomos a investigar a situação das pesquisas sobre mudança conceitual atualmente no Brasil, na área de Ensino de Física. Para isso usamos como referencial metodológico o trabalho de Teixeira, Greca e Freire Jr. (2012). Após uma busca criteriosa de trabalhos que nos permitissem satisfazer nossos objetivos, obtivemos o retorno de apenas 7 artigos. Ao olharmos para a quantidade de publicações sobre a mudança conceitual na última década, não reconhecemos mais a importância que levou esse programa de pesquisa a ser outrora considerado paradigma na área de ensino de ciências. O número de publicações bastante reduzido é consistente com a estagnação dessa linha de pesquisa no país, descrita por diversos autores (PEREIRA, 2017).

Apresentamos então uma breve revisão dos artigos filtrados afim de responder algumas questões específicas. Podemos concluir da análise dos trabalhos selecionados que está bem divido q quantidade de trabalhos que busca se fundamentar em modelos de mudança conceitual com finalidades de intervenções

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didáticas e aqueles que discutem a pertinência no tema e adequações destes em pesquisas em ensino. Dos trabalhos que propõe ou discutem sequências didáticas, são em sua totalidade voltados para o ensino médio, e o tema que se sobressaí é o ensino de tópicos de eletricidade, embora a quantidade de trabalhos seja pequena para qualquer tipo de generalização.

Por outro lado, um tímido, porém renovado interesse parece se manifestar nesses últimos anos referente às pesquisas sobre mudança conceitual. Do total dos sete trabalhos selecionados, três deles datam dos últimos dois anos. Dois, dentre os três, emergem da tese de doutorado de seu autor (PEREIRA, 2016; 2017) que busca responder o chamado de Roth, Lee e Hwang (2008). O outro, o de Sores, Paula e Vieira (2016), além de uma análise empírica, traz o debate entre Roth, Lee e Hwang (2008) e Treagust e Duit (2008). Isto parece ser um reflexo deste debate apresentado na revista Cultural Studies of Science Education , envolvendo proponentes tanto do 'paradigma da mudança conceitual' quanto do 'paradigma histórico-cultural' (SOARES; PAULA; VIEIRA, 2016).

Para trabalhos futuros, parece pertinente investigar os reflexos do debate entre os proponentes de cada 'paradigma' em nível internacional, ou seja, quais são as medidas e alternativas que surgiram nos últimos anos buscando atender ao chamado que parece ter emergido nesse debate. Outra proposta para uma pesquisa futura seria expandir a revisão considerando todos os trabalhos que envolvam educação em ciências (incluindo as disciplinas específicas) e matemática. Talvez expandir o período de tempo, afim de observar a evolução temporal do número de publicações sobre mudança conceitual ao longo dos anos, e identificar com mais detalhes como se deu a estagnação constatada.

- A temática desta edição do evento: 'Caminhos para uma Educação Inclusiva ', indica uma preocupação com um ensino de Física mais consciente e crítico com respeito às diversidades culturais. Levantamos essa pauta pois acreditamos que um caminho para conseguirmos atingir tais objetivos seja a valorização da realidade cultural dos indivíduos, e que as pesquisas em mudança conceitual podem contribuir com isso. No entanto, as pesquisas na área de ensino de Física que tentam descrever as 'concepções alternativas' e a 'mudança conceitual' a partir de uma perspectiva sociocultual ainda são muito tímidas. Nossa revisão, busca instigar pesquisadores e mobilizar a área, afim de contribuir para uma internacionalização da pesquisa nacional nesse campo, indicando caminhos e trazendo novas propostas e problemas de investigação para nós brasileiros.

## Referências

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