UMA FERRAMENTA PARA ANÁLISE MULTIMODAL DA ARGUMENTAÇÃO EM UMA AULA DE FÍSICA

## UMA FERRAMENTA PARA AN'LISE MULTIMODAL DA ARGUMENTA˙ˆO EM UMA AULA DE F"SICA

## A TOOL FOR A MULTIMODAL ANALYSES OF ARGUMENTATION IN A PHYSICS CLASS

Alex Bellucco do Carmo , Anna Maria Pessoa de Carvalho 1 2

1 UDESC-CCT/FEUSP, alexc@joinville.udesc.br 2 FEUSP, ampdcarv@usp.br

## Resumo

Apresentamos uma proposta de anÆlise dos argumentos em sala de aula atravØs do software Videograph, que possibilita transcrever um vídeo, e ainda, criar categorias que podem ser observadas graficamente junto às transcriçıes, permitindo uma visªo global de uma situaçªo de ensino à luz do referencial teórico adotado. Verificamos como os diferentes modos semióticos ou linguagens, principalmente a matemÆtica, contribuem com os elementos do padrªo de argumentaçªo de Toulmin na construçªo de um argumento, ou seja, como as diferentes linguagens sªo usadas para formar dados, conclusıes, garantias, apoios, qualificadores modais e refutadores. AlØm disso, analisamos como elas cooperam (quando duas linguagens reforçam um mesmo significado) na construçªo dos componentes desta ferramenta. Usamos como exemplo do uso deste instrumento dados retirados das gravaçıes em vídeo de aulas investigativas de termodinâmica envolvendo um laboratório aberto, realizado em uma turma do primeiro ano do ensino mØdio em uma escola pœblica de Sªo Paulo. Esta atividade partiu de um problema, no qual as concepçıes apresentadas pelos estudantes foram tomadas como hipóteses a serem medidas experimentalmente (uma por cada grupo com cinco alunos), e a partir disso, iniciouse o processo de teste destas hipóteses, primeiro com as tabelas obtidas no experimento e depois atravØs de grÆficos e funçıes. A anÆlise do final desta situaçªo de ensino-aprendizagem permitiu tecer consideraçıes sobre a importância da matemÆtica na construçªo de um argumento, ou seja, como garantia que fundamenta e da força às conclusıes. Por fim, verifica-se a complexidade da elaboraçªo de um argumento completo com justificativa em uma aula de física processo que durou aproximadamente oito aulas.

Palavras-chave : argumentaçªo, linguagens, ensino de física.

## Abstract

We present a proposal for analyzing the arguments in the classroom through Videograph software, which enables one to transcribe video, and even create categories that can be viewed graphically with the transcripts, allowing a global view of a teaching situation in the light of the theoretical adopted. We observed how the different semiotic modes or languages, particularly mathematics, help with the elements of Toulmin's argument pattern in the construction of an argument, ie, how

different languages are used to form data, conclusions, warranties, support, modal qualifiers and refutadores. Furthermore, we observe how they cooperate (when two languages reinforce the same meaning) in the construction of the components of this tool. We use the example of the use of the instrument data from the videotaping of inquiry classes of thermodynamics involving an inquiry lab, conducted a class in the first year of high school in a public school in Sao Paulo. This activity started with a problem, in which the ideas presented by the students were taken as hypotheses to be experimentally measured (one for each group of students), and from that, we began the process of testing these hypotheses, first with tables obtained in the experiment and then through graphs and functions. The analysis of the end of this teaching-learning allowed to comment about the importance of mathematics in the construction of an argument, or as warranty that underlying strength of the conclusions. Finally, there is the complexity of developing a complete argument with justification in a physics class - a process that took about eight classes.

Keywords : argumentation, languages, physics teaching.

## 1. Introduçªo

Nos œltimos anos as pesquisas sobre argumentaçªo ganharam destaque na Ærea de ensino de física e ciŒncias. Diversos trabalhos enfocam esta perspectiva na tentativa de melhorar a aprendizagem, como por exemplo: Driver et. al. (2000), Erduran (2007), Erduran et. al. (2004), JimØnez-Aleixandre et. al. (2000, 2003), Nascimento e Vieira (2009), Sasseron e Carvalho (2011).

Por outro lado, os pesquisadores tem apontado a importância das diferentes linguagens ou modos semióticos no processo de ensino-aprendizagem, tal como: Carmo & Carvalho (2009a, 2009b e 2012); Capechi & Carvalho (2006); Lemke (1998a e 1998b); MarquØz et. al. (2003); e Piccinini & Martins (2004). Neste trabalho propomos uma forma de anÆlise das situaçıes de ensino-aprendizagem envolvendo estas duas linhas de pesquisa, buscando verificar o papel das linguagens na construçªo do argumento.

Em um primeiro momento introduzimos o referencial que fundamenta a pesquisa, e em seguida, apresentamos o instrumento de anÆlise baseado no software Videograph para observar uma situaçªo de ensino por investigaçªo, que propicia situaçıes argumentativas alØm do uso das diferentes linguagens.

## 2. Modos semióticos ou linguagens na ciŒncia e no seu ensino

No geral os cientistas se comunicam atravØs de diversas linguagens, tal como a oral e a escrita, grÆficos, equaçıes, tabelas, etc (Lemke, 1998a; Marquez et. al. 2003), para a construçªo dos conhecimentos.

Isto destaca a importância do reconhecimento destas linguagens e seu papel para o entendimento do processo de construçªo dos conhecimentos científicos, tanto nos laboratórios quanto na sala de aula (onde se concentra nossa pesquisa).

Segundo Lemke (op. cit.) modos semióticos ou linguagens sªo estruturas abstratas de comunicaçªo fundamentadas no mundo real das interaçıes entre os indivíduos (por exemplo, a fala, gestos, escrita e objetos usados para representar algo), que podem tambØm servir de referŒncia para o ato comunicativo (por

exemplo, a construçªo de um grÆfico que serve como base para alguma discussªo sobre um fenômeno físico).

As diferentes linguagens ocorrem simultaneamente, cada qual construindo um tipo de significado, e a combinaçªo destes permite o desenvolvimento de novos significados que nªo seriam possíveis com apenas uma delas (Lemke, 1998b). Sendo que elas se relacionam de duas formas distintas (MÆrquez et. al., 2003), ou seja, cooperaçªo, quando elas reforçam um mesmo significado; e especializaçªo, quando uma linguagem acrescenta um novo significado a outra.

Desta forma, em um contexto de ensino-aprendizagem Ø fundamental considerar o uso das diferentes linguagens para a construçªo dos conhecimentos científicos, jÆ que apenas uma linguagem, como a oral, nªo Ø suficiente para o desenvolvimento dos significados necessÆrios para o entendimento dos fenômenos físicos.

## 3. Argumentaçªo

Diversos trabalhos destacam a importância da argumentaçªo nos processo de ensino-aprendizagem, como por exemplo: Capecchi (2004); JimØnez-Aleixandre (2005), JimØnez & Bustamate (2003), JimØnez-Aleixandre et. al. (2000); Nascimento & Vieira (2009); Sasseron & Carvalho (2011).

Os autores destacam a importância dos processos argumentativos como forma de levantar as ideias, contrastÆ-las, justificar afirmaçıes, enfim, como um elemento fundamental do processo de aprendizagem e diretamente relacionado ao 'fazer científico'. Em todos os casos Ø comum o uso do padrªo de Toulmin para anÆlise dos argumentos gerados, buscando verificar a sua qualidade, e consequentemente, o nível de aprendizagem.

## 3.1. O padrªo de argumento de Stephen Toulmin

Toulmin (2006) apresenta a estrutura "fina" do argumento. Especificamente mostra como micro argumentos devem ser estruturados para dar validade a uma estrutura maior de um argumento (ou macro argumento), ou seja, seu objetivo Ø descobrir qual Ø o layout de um argumento logicamente imparcial. Dessa forma, ele apresenta os elementos dessa estrutura, com os mais diversos exemplos; a saber:

- · Conclusªo ou alegaçªo (C) - ideia a ser estabelecida;
- · Dados ou fatos (D) - que sªo a base para suporte da alegaçªo.
- · Garantias (W) - que, no processo de justificaçªo, garantem a relaçªo entre dados e conclusıes, e podem ser 'regras, princípios, licenças de inferŒncia...' (p.141). Por exemplo: 'dados do tipo D nos dªo o direito de tirar as conclusıes C...' (p.141), ou ainda, a força do motor (D), uma força estÆ relacionada a aceleraçªo (W), provocou o movimento do carro em relaçªo a rua (C). Isto mostra que as garantias, alØm de serem gerais, estªo implícitas enquanto os dados sªo explícitos.

AlØm destes conceitos, o autor apresenta outros que tem por objetivo explicitar o grau de força que os dados (D) conferem a alegaçªo (C) sob a referŒncia

da garantia (W), o que pode estar relacionado, por exemplo, aos limites de validade desta œltima:

- · Qualificadores modais (Q) - que indicam a força atribuída à garantia. Por isso, eles devem ficar ao lado da conclusªo que eles qualificam, tal como a proporcionalidade entre força e aceleraçªo.
- · Apoio (B) - o qual confere a autoridade da garantia e depende do campo de conhecimento em questªo, assim, ele deve aparecer logo abaixo da garantia. No exemplo do carro seria a mecânica newtoniana.
- · Refutaçªo (R) - mostra as situaçıes nas quais a autoridade da garantia nªo tem validade, portanto, ela deve permanecer abaixo do qualificador que Ø invalidado ou refutado. No exemplo anterior: seria esta lei vÆlida para altas velocidades?

## 4. Uma ferramenta para anÆlise simultânea da argumentaçªo e dos multímodos na sala de aula

Usamos o software Videograph para estudar o processo de argumentaçªo, atravØs do uso das diferentes linguagens - ou modos semióticos - na construçªo de cada argumento. Ele permite visualizar o vídeo, transcrever as falas, e ainda, criar categorias e subcategorias para anÆlise. Relacionamos cada elemento do padrªo de Toulmin às principais linguagens encontradas nas aulas, conforme a figura abaixo:

Figura 1: categorias de anÆlise

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Esta ferramenta elabora um grÆfico temporal , no qual pode-se acompanhar 1 cada categoria no exato momento em que ela aparece. As linhas do grÆfico sªo preenchidas quando ocorre uma das categorias na posiçªo (conforme numeraçªo da figura acima) da linguagem que estÆ em uso. A categoria Ø repetida no grÆfico quando ocorre mais de uma linguagem ao mesmo tempo.

Para a anÆlise dos argumentos produzidos apresentamos cada um desses grÆficos, acompanhados da transcriçªo do tempo, da linguagem oral e da visual (usamos negrito, sublinhado e itÆlico onde houve simultaneidade do uso de linguagens), divididas em colunas.

## 4.1. Um exemplo de anÆlise multimodal dos argumentos

A partir do instrumento apresentado acima, fazemos uma anÆlise qualitativa do final de uma sequŒncia de ensino envolvendo um laboratório, aplicada em uma turma do primeiro ano do ensino mØdio de uma escola pœblica do Estado de Sªo Paulo. As aulas formam concebidas dentro metodologia de ensino por investigaçªo (Carvalho, 1999), propiciando a formaçªo de argumentos e estavam inseridas dentro do tema Calor e Temperatura .

As atividades realizadas durante oito aulas duplas foram registradas em vídeo e o objetivo da sequŒncia era responder a questªo: 'como a Ægua aquece?'. Diversas hipóteses foram formuladas pelos estudantes a partir do diÆlogo com o professor sobre a questªo de pesquisa, sendo que elas relacionavam-se a estabilidade da temperatura, a nªo linearidade do aquecimento, ao tipo de recipiente, com ou sem tampa, com a quantidade de Ægua e com mais ou menos energia. Cada uma delas foi tomada como condiçªo de experimentaçªo que deveria ser desenvolvida por apenas um dos oito grupos de cinco alunos, resultando em uma tabela contendo temperatura em funçªo do tempo para cada concepçªo/hipótese apresentada. Da comparaçªo das tabelas, verificou-se apenas a estabilidade da temperatura, logo, houve a necessidade da construçªo do grÆfico e posteriormente da funçªo de aquecimento para cada forma de realizar a experiŒncia, com o objetivo de confirmar ou refutar cada concepçªo.

Nas duas œltimas aulas da sequŒncia, encontra-se o estudo minucioso das funçıes dos diferentes grupos, no qual o teste de hipóteses foi concluído, produzindo um argumento para cada uma delas. Assim, como exemplo do instrumento de anÆlise, procuramos identificar a seguir o padrªo de Toulmin na anÆlise de duas das hipóteses apresentadas, verificando como as diferentes linguagens se relacionam - cooperando ou especializando - para a construçªo do argumento.

## 4.1.1. Hipótese da nªo linearidade do aquecimento

O argumento apresentado a seguir Ø iniciado após uma explanaçªo sobre como extrair uma funçªo a partir de um grÆfico, no qual cada estudante construiu a equaçªo do seu respectivo grupo e escreveu-a na lousa para discussªo.

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De 41:06 a 41:13 os alunos apresentam outro dado (aumenta no começo) oralmente a partir provavelmente da escrita no caderno (conforme requisiçªo do docente).

A seguir o professor apresenta o grÆfico como garantia, (de 41:13 a 41:49 atØ os oitenta ... oitenta e cinco graus nªo ... a gente poderia escrever isso... atØ oitenta e cinco graus a temperatura ...a temperatura aumenta de um jeito só...), e ao mesmo tempo, como refutador ("quando jÆ tÆ... parte da Ægua fervendo e parte nªo ... realmente ela faz uma curvinha ... mas no resto nªo ... nØ?") , que Ø amparado cooperativamente pelo gesto que nªo invalida a conclusªo, pois hÆ somente uma pequena regiªo em que a linearidade nªo se enquadra (de 41:13 a 41:26).

Isto permite a conclusªo de que a maior parte do intervalo de aquecimento da Ægua Ø linear, que Ø introduzida atravØs da cooperaçªo da linguagem oral (de 41:26 a 41:49) e escrita (de 41:26 a 42:01).

Figura 2: Argumento sobre a nªo linearidade do aquecimento

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## 4.1.2. Hipótese sobre o uso de recipientes diferentes

Na sequŒncia sªo apresentadas mais duas hipóteses, que sªo analisadas separadamente. Apresentamos apenas uma delas, relativa ao material do recipiente de armazenamento da Ægua.

Dois dados sªo apresentados oralmente por alunos distintos, o primeiro refere-se a recipientes diferentes, que Ø enfatizado neste momento pelo professor, e o segundo, relativo a recipientes abertos ou fechados, desenvolvido posteriormente.

Primeiro, as linguagens algØbrica (coeficiente das equaçıes), oral e gestual (aponta valores dos coeficientes) cooperam para formar a garantia, ou seja, levam a conclusªo de que o aquecimento mais rÆpido ocorre com o alumínio (42:54 a 43:02). Segundo, a partir da leitura das equaçıes, a garantia Ø reforçada pela cooperaçªo entre a linguagem oral e a escrita, em que o professor escreve na lousa de 43:02 a 43:16, permitindo a sistematizaçªo escrita da conclusªo apresentada anteriormente.

Finalizando, o docente apresenta outra garantia comparando os coeficientes das equaçıes (43:27 a 43:37), e para que isto ocorra, foi necessÆria a cooperaçªo entre as linguagens oral, algØbrica e gestual. Isto permitiu concluir (atravØs da cooperaçªo entre a linguagem oral e a algØbrica) que o aquecimento com o alumínio Ø cerca de um terço mais rÆpido.

Figura 3: Argumento sobre o uso de recipientes diferentes

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## 5. Consideraçıes Finais

Ao longo da anÆlise propomos desvendar o papel das diferentes linguagens, no processo argumentativo em uma aula de laboratório aberto de física, dentro de uma sequŒncia de ensino investigativa, como forma de ilustrar o potencial da ferramenta de anÆlise sugerida. Vale ressaltar que o dado para cada argumento foi construído a partir da primeira aula da sequŒncia, onde se formulou o problema, porØm, o argumento só pode ser finalizado no final da œltima aula, com a construçªo das linguagens matemÆticas. Isto evidencia a complexidade na produçªo de um argumento em aulas de laboratório investigativo, em turmas do Ensino MØdio, e a importância destas œltimas no processo de ensino e aprendizagem na construçªo de uma visªo mais adequada do trabalho científico.

Nesta aula, houve predomínio da linguagem oral na construçªo dos elementos do argumento de Toulmin, com exceçªo das garantias e refutaçıes, ou seja, as outras linguagens tiveram a funçªo de reforçÆ-los atravØs do processo de cooperaçªo, o que era esperado pela natureza do processo comunicativo.

Dentro do referencial toulminiano, verificamos que a linguagem matemÆtica atua predominantemente como garantia que apoia dados e conclusıes. Em todos os argumentos o uso das linguagens matemÆticas (algØbrica, grÆfica e visual/tabela) foi fundamental para o estabelecimento da garantia do argumento, que nªo teria força sem elas, mesmo que a verbal as estivesse apoiando.

## 6. ReferŒncias

Carmo, A. B.; Carvalho, A. M. P. (2009a). Construindo a Linguagem GrÆfica em Uma Aula Experimental. CiŒncia e Educaçªo (UNESP), v. 15, p. 61-84.

Carmo, A. B.; Carvalho, A. M. P. (2009b). Construindo linguagem matemÆtica em uma aula de física. In: Silvania Sousa do Nascimento; Christian Plantin. (Org.).

Capecchi, M. C. V. M. (2004). Argumentaçªo numa aula de Física. In: Carvalho, A. M. P. (Org.). Ensino de CiŒncias: unindo a pesquisa e a prÆtica. Sªo Paulo: Pioneira Thomson Learning, p. 59-76.

Capecchi, M.C.V.M.; &amp; Carvalho, A.M.P. (2006). Atividade de laboratório como instrumento para a abordagem de aspectos da cultura científica em sala de aula. Pro-Posiçıes, v.17, n.1(49).

Carvalho, A M. P, Santos, E. I., Azevedo, M. C. P. S., Date, M. P. S., Fujii, S. R. S. e Nascimento, V. B. (1999). Termodinâmica: um ensino por investigaçªo. Sªo Paulo, USP.

Driver, R.; Newton, P.; &amp; Osborne, J. (2000). Establishing the norms of scientific argumentation in classrooms. Science Education, 20, p. 1059-1073.

Erduran, S., Simon, S.; &amp; Osborne, J. (2004). TAPping into argumentation: developments in the application of Toulmin's argument pattern for studying science discourse. Science Education, 88(6), 915-933.

Erduran, S. (2007). Methodological foundations in the study of argumentation in science classrooms. In: Erduran, S.; JimØnez-Aleixandre, M. P. Argumentation in Science Education: Perspectives from Classroom-Based Research. Springer, pp. 4769.

Jimenez Aleixandre, M.P. (2005). A argumentaçªo sobre questıes sócio-científicas: processos de construçªo e justificaçªo do conhecimento na aula. Atas do Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de CiŒncias. Bauru, ABRAPEC.

JimØnez-Aleixandre, M.P.; Bugallo Rodríguez, A. E.; &amp; Duschl, R.A. (2000). "Doing the Lesson" or "Doing Science". Argument in High School Genetics", Science Education, v.84, 757-792.

JimØnez-Aleixandre, M.P.; &amp; Díaz de Bustamante, J. (2003). "Discurso de Aula y Argumentación en la Clase de Ciencias: Cuestiones Teóricas y Metodológicas", Enseæanza de las Ciencias, v.21, n.3, 359-370.

Lemke, J. (1998a). Multiplying Meaning: visual and verbal semiotics in scientific text. In: Martin, J.; Veel, R. (eds.). Reading Science. Londres: Routledge.

Lemke, J. L. (1998b). Teaching all the languages of science: words, symbols, images and actions. In: Conference on Science Education, Barcelona. Disponível em: http://academic.brooklyn.cuny.edu/education/jlemke/sci-ed.htm. Acesso em maio de 2012.

MÆrquez, C.; Izquierdo, M.; &amp; Espinet, M. (2003). Comunicación Multimodal en la Clase de Ciencias: El Ciclo Del Agua. Enseæanza de las Ciencias, v.21, n.3, p. 371386.

Nascimento, S. S.; &amp; Vieira, R. D . (2009) A argumentaçªo em sala de aula de física: limites e possibilidades de aplicaçªo do padrªo de Toulmin. In: Silvania Sousa do Nascimento, Christian Plantin. (Org.). Argumentaçªo e ensino de CiŒncias. 1 ed. Curitiba: CRV, v. 1, p. 17-37.

Piccinini, C.; &amp; Martins, I. (2004). Comunicaçªo multimodal na sala de aula de ciŒncias: construindo sentidos com palavras e gestos. Ensaio - Pesquisa em Educaçªo em CiŒncias, v.6, n.1, p.26-40.

Toulmim, S.E. (2006) Os Usos do Argumento. Sªo Paulo: Martins Fontes, 2a. Ediçªo.

Sasseron, L.H.; &amp; Carvalho, A.M.P. (2011). "Construindo argumentaçªo em sala de aula: a presença do ciclo argumentativo, os indicadores de Alfabetizaçªo Científica e o padrªo de Toulmin", CiŒncia &amp; Educaçªo, v.17, n.1, p.97-114.