USO DE MODELOS NA CONSTRUÇÃO DE CONCEITOS EM UM CURSO DE FORMAÇÃO DE PROFESSORES

## USO DE MODELOS NA CONSTRUÇÃO DE CONCEITOS EM UM CURSO DE FORMAÇÃO DE PROFESSORES

## José Renan Gomes dos Santos 1 , Jenner Barretto Bastos Filho 2

1 Universidade Federal de Alagoas, renangomesal@hotmail.com

2

Universidade Federal de Alagoas, jenner@fis.ufal.br

Palavras-chave : Modelos; Construção de conceitos; Formação de professores.

Os desafios para o ensino de conceitos científicos, nos diversos níveis e modalidades, sugerem que os cursos de formação de professores, em particular, de professores que ensinarão ciências, devem promover situações que permitam a aprendizagem dos conteúdos pelos licenciandos e ao mesmo tempo que fundamentem discussões sobre a natureza do conhecimento. Maia e Justi (2020), destacam a importância de modelos e modelagem para o desenvolvimento de concepções sobre a Natureza da Ciência, 'pois podem fundamentar atividades de ensino que promovam a aprendizagem sobre como o conhecimento científico é construído e validado' (p. 521).

Para Brandão (2012), estratégias de ensino que usam modelos e modelagem contribuem para a aprendizagem de conceitos científicos, construção de concepções e competências associadas à Natureza da Ciência e à prática cientifica contemporânea.

Neste trabalho, apresentamos os resultados de uma proposta de ensino baseada em modelos físicos que teve como objetivo de aprendizagem a construção do conceito de estado da matéria. A pesquisa foi conduzida no âmbito de uma disciplina de didática do Ensino de Ciências e contou a participação de 23 (vinte e três) estudantes do 8º período de um curso de licenciatura em Pedagogia de uma Instituição de Ensino Superior pública.

Os dados foram construídos durante uma situação de ensino na qual os estudantes interagiram, por meio do sentido do tato, através de pequenas portas cortinadas, com os três modelos que estavam no interior de uma caixa fechada. O desenvolvimento da atividade aconteceu em três etapas, totalizando 150 minutos.

Na Etapa 1, os estudantes interagiram com a caixa, registrando o que tatearam em uma folha, sem compartilhar suas experiências. Na Etapa 2, organizaram-se em grupos, discutiram suas experiências e responderam a um questionário com cinco perguntas. Na Etapa 3, os registros foram coletados e os estudantes compartilharam suas experiências em um círculo. As respostas dos estudantes foram classificadas como concretas, mistas ou conceituais. Respostas concretas foram aquelas que apenas descreveram os elementos físicos sem usar conceitos ou explicações de causa-efeito. Respostas conceituais continham conceitos e relações de causa-efeito, enquanto respostas mistas combinavam elementos físicos com tentativas de uso de conceitos.

A primeira etapa, que teve como objetivo evocar os conhecimentos prévios dos estudantes em relação aos modelos representativos dos estados físicos da matéria, identificamos que 56,5% descreveram o material apresentado apenas em função dos objetos concretos, 'esferas de isopor e hastes de madeira' (E13); 26,0% associaram, em parte, a situação aos modelos conceituais, '[...] composição de moléculas no estado sólido. São bolinhas de isopor.' (E6) e; apenas 17,5%

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

8 a 10 de novembro de 2023 - SNEF em Rede: Laços e Nós do Ensino de Física

associaram o material apresentado aos modelos de estados físicos da matéria. Os dados indicam que na ausência de conhecimento de um modelo representativo, os estudantes identificam apenas a realidade concreta, aquela percebida diretamente pelos sentidos. Na etapa final foi esclarecido aos estudantes que os modelos são representações da realidade e podem ser usados para interpretá-la (HESTENES, 1992).

Figura 01 - Resultado dos questionários resolvidos em grupo

<!-- image -->

A Figura 01 reúne as respostas elaboradas por cada grupo para as seguintes perguntas: 1 - O que há em comum entre as três situações (1,2,3)? 2 - O que muda entre as três situações (1,2,3)? 3 - O que cada situação representa? 4Como ocorre a mudança de um estado para o outro e vice-versa? E 5 - A partir das discussões realizadas no grupo, elabore um conceito para estado físico da matéria.

Todos os grupos concordaram que o material utilizado é um bom modelo para representar os estados físicos da matéria (Questão 3). No entanto, na Questão 4, todos os grupos afirmaram que a temperatura é a causa da mudança de estado e não apenas um indicador de estado. Essa dificuldade em diferenciar calor e temperatura é um tema abordado na literatura por vários autores (GRINGS; CABALLERO; MOREIRA, 2008; SILVA et al., 2010).

O conceito de estado da matéria (questão 5), que poderia ser elaborado sob a perspectiva do modelo proposto foi atingido por dois grupos (grupos 4 e 5).'É a forma como as moléculas se comportam com a variação da temperatura em sua forma ou estado' (Grupo 4). 'O estado físico se refere ao comportamento das moléculas, nas diferentes situações, configurações e temperaturas' (Grupo 5).

Os grupos 1 e 2, apresentaram conceitos superficiais para estado da matéria, sem qualquer menção à organização em nível molecular. 'A forma como a matéria se encontra' (Grupo 1) e 'o estado/condição da matéria no ambiente' (Grupo 2).

Com o modelo físico proposto tínhamos como objetivo destacar que o estado da matéria corresponde a configuração assumida pelas moléculas em função da energia térmica recebida ou cedida ao meio. Nas respostas, dos dois grupos citados acima, podemos observar a preocupação com a 'forma' e 'comportamento' das moléculas. Nosso modelo não contemplava, por exemplo, a vibração das moléculas e não indagamos os alunos sobre os movimentos, pois poderiam induzir

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

os estudantes a pensarem que o movimento das moléculas seria uma característica exclusiva do estado gasoso.

Os resultados indicam que a construção de conceitos exige que os estudantes tenham contato com vários modelos e que os explorem em situações variadas, conforme pontua Moreira (2021, p. 2) 'As situações devem ser propostas em níveis crescentes de complexidade e abstração'. A complexidade do modelo fornecerá mais informações e contribuirá para a construção de significados mais amplos. Outro resultado que podemos inferir é que um conceito não adquire significado quando explorado isoladamente. Nesta situação de ensino, notamos que para construir o conceito de estado da matéria, conceitos como átomo, moléculas, calor, energia cinética e temperatura, que fazem parte de um mesmo campo de conceitos, os dos fenômenos térmicos, precisam ser mapeados e considerados (MACHADO; BRAGA, 2020).

No geral, a proposta de ensino possibilitou que os estudantes construíssem significado para o conceito de estado da matéria. Mesmo aqueles que não atingiram o nível conceitual, conseguiram compreender que os estados são caracterizados pela configuração das moléculas, pelo seu grau de agitação térmica, que é a temperatura. Na continuidade desta investigação iremos trabalhar com modelos mais complexos, que ofereçam mais detalhes sobre o modelo de matéria provendo aos estudantes condições de ampliar o repertório de situações, tornando seus modelos mentais mais complexos.

## Referências

BRANDÃO, R. V. A estratégia da modelagem didático-científica reflexiva para a conceitualização real no ensino de física. 2012. 230 f. Tese (Doutorado em Ensino de Física) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio Grande do Sul, 2012.

GRINGS, E. T. DE O.; CABALLERO, C.; MOREIRA, M. A. Uma proposta didática para abordar o conceito de temperatura a partir de situações, à luz da teoria dos campos conceituais de Vergnaud. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia , Curitiba, v. 1, n. 1, p. 1-11, jun. 2008.

HESTENES, D. Modeling games in the Newtonian World. American Journal of Physics, Maryland, v. 60, n. 8, p. 732-748, ago. 1992.

MACHADO, J.; BRAGA, M. A conceitualização de modelos em física: aproximações e distanciamentos entre as visões de Mario Bunge e Gérard Vergnaud. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências , Belo Horizonte, v. 22, p. 1- 21, 2020.

MAIA, P. F.; JUSTI, R. Conhecimentos de professores sobre Natureza da Ciência em contextos de modelagem: contribuições de atividades formativas. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias , v. 19, p. 520-545, 2020.

MOREIRA, M. A. Desafios no ensino da física. Revista Brasileira de Ensino de Física, Curitiba , v. 43, p. 1 - 8, mar. 2021.

SILVA, O. H. M. DA; NARDI, R.; EDUARDO LABURÚ, C. Um estudo dos avanços conceituais dos estudantes sobre calor e temperatura decorrentes da aplicação de uma estratégia de ensino inspirada na teoria de Lakatos. Revista Electrónica de Investigación en Educación en Ciencias , v. 5, n. 1, p. 1-18, jul. 2010.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_