REVISÃO. aula Diagramador: Bruno. Concepções alternativas: conceitos espontâneos e científicos. Instrumentação para o Ensino de Química II.

Transcrição

1 D I S C I P L I N A Instrumentação para o Ensino de Química II Concepções alternativas: conceitos espontâneos e científicos Autores Márcia Gorette Lima da Silva Isauro Beltrán Núñez CONTROLE DA EDIÇÃO DE MATERIAIS - SEDIS/UFRN Nome do arquivo: In_En_QII_A07 aula Diagramador: Bruno Data de envio para Revisão: Versão da EDIÇÂO: VERSÃO 1 Data de saída de REV. TIPO.: Professor responsável: 07

2 Governo Federal Presidente da República Luiz Inácio Lula da Silva Ministro da Educação Fernando Haddad Secretário de Educação a Distância SEED Ronaldo Motta Universidade Federal do Rio Grande do Norte Reitor José Ivonildo do Rêgo Vice-Reitor Nilsen Carvalho Fernandes de Oliveira Filho Secretária de Educação a Distância Vera Lúcia do Amaral Secretaria de Educação a Distância- SEDIS Coordenadora da Produção dos Materiais Célia Maria de Araújo Coordenador de Edição Ary Sergio Braga Olinisky Projeto Gráfico Ivana Lima Revisores de Estrutura e Linguagem Jânio Gustavo Barbosa Eugenio Tavares Borges Thalyta Mabel Nobre Barbosa Revisora das Normas da ABNT Verônica Pinheiro da Silva Revisoras de Língua Portuguesa Janaina Tomaz Capistrano Sandra Cristinne Xavier da Câmara Revisora Tipográfica Nouraide Queiroz Ilustradora Carolina Costa Editoração de Imagens Adauto Harley Carolina Costa Diagramadores Bruno de Souza Melo Dimetrius de Carvalho Ferreira Ivana Lima Johann Jean Evangelista de Melo Adaptação para Módulo Matemático André Quintiliano Bezerra da Silva Kalinne Rayana Cavalcanti Pereira Imagens Utilizadas Banco de Imagens Sedis (Secretaria de Educação a Distância) - UFRN Fotografias - Adauto Harley Stock.XCHG - Divisão de Serviços Técnicos Catalogação da publicação na Fonte. UFRN/Biblioteca Central Zila Mamede Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste material pode ser utilizada ou reproduzida sem a autorização expressa da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

3 Apresentação A formação de conceitos científicos, os quais são ferramentas do pensamento e das teorias científicas, é um objetivo chave no ensino de Química. Dessa forma, nosso pensamento se constrói por meio de conceitos e as teorias e leis científicas se expressam numa linguagem específica na qual os conceitos são constituintes. Essas leis e teorias podem ser consideradas como conceitos que explicam as relações entre os fenômenos e a sua essência. A aprendizagem da Química não supõe apenas o conhecimento formal dos conceitos. Pensar e agir considerando esses conceitos como ferramentas não pode ser desvinculado da aprendizagem de procedimentos, valores, atitudes, uma vez que o cognitivo e o afetivo constituem uma unidade. Ou seja, os conceitos são aprendidos a partir de procedimentos que contribuem para a formação de valores e atitudes em um processo de aprender pensando sobre o que e por que se faz. Então, a formação de conceitos científicos da Química pode ser compreendida via procedimentos lógicos, como, por exemplo, identificar e comparar. Em nossa aula, discutiremos tais questões relacionadas à formação de conceitos em Química e às concepções alternativas. Objetivos 1 2 Caracterizar a noção de conceitos de acordo com as diferentes perspectivas lógicas e psicológicas. Diferenciar conceitos espontâneos de conceito científico no contexto das concepções alternativas. 3 Organizar atividades de formação de conceitos científicos da Química por meio de identificação e classificação.

4 Os conceitos segundo diferentes perspectivas Durante o tempo em que estivemos na escola e nos cursos superiores, escutamos as pessoas falarem de conceitos. Mas, o que é um conceito? Quando podemos falar que os estudantes construíram conceitos em Química? Que procedimentos favorecem ao estudante a formação de conceitos? Os estudantes, no contexto do cotidiano, constroem conceitos espontâneos diferentes daqueles que lhes são formalmente ensinados no contexto escolar, os quais, por sua vez, são ferramentas do pensamento que possibilitam dar sentido às experiências do cotidiano. Já os conceitos científicos (conceitos escolares) situam-se no marco de outras exigências cognitivas, por exemplo, na solução de tarefas. Distinguir um conceito do outro sob critérios metodológicos possibilita ao professor pensar em estratégias para formação de conceitos científicos na escola. Nos PCN os conteúdos são organizados em conteúdos conceituais, procedimentais e atitudinais (tema já discutido nesta disciplina). Os conteúdos conceituais são aqueles que remetem ao conhecimento construído pela disciplina ao longo da história, referindose a fatos, princípios e conceitos. Os fatos são informações pontuais e restritas como, por exemplo, a data de uma descoberta na Química, os princípios são generalizações das ciências que explicam o comportamento dos fenômenos e suas relações, como o princípio de conservação da massa numa reação química; já os conceitos podem ser considerados como os tijolos das teorias, leis e princípios e são ferramentas do pensamento científico. Os conteúdos procedimentais relacionam o saber fazer com os conteúdos conceituais, isto é, o saber não se separa do saber fazer, saber explicar. Assim, podemos usar o seguinte exemplo: Quadro 1 Exemplo de classificação de conteúdos conceituais e procedimentais Conteúdo conceitual Decantação Filtração Evaporação Conteúdo procedimental Reconhecer método de separação de misturas Selecionar o método de separação de uma mistura Para Pozo e Gómez-Crespo (1998, p ), a aprendizagem de conceitos e a construção de modelos entendendo esta como uma das finalidades da educação científica requerem a superação das dificuldades de compreensão por parte dos estudantes. Isso significa que o professor deve trabalhar conteúdos verbais a partir dos mais específicos e simples (fatos e dados), passando pelos conceitos disciplinares específicos até atingir os princípios estruturantes das ciências. 2

5 A Didática das Ciências Naturais, a Psicologia da Aprendizagem, assim como a Lógica Formal e a Lógica Dialética discutem várias perspectivas em relação ao que é um conceito como também têm proposto diferentes teorias que procuram explicar os processos de conceitualização pelos seres humanos. Quando se trabalha a formação de conceitos na sala de aula, é importante compreender, primeiramente, do que estamos falando quando se trata do termo conceito. Assim, vamos conhecer os sentidos atribuídos por alguns autores a esse termo. Para Astolfi e Develay (1995, p. 31), o conceito científico: não designa um fato bruto, mas uma relação que pode reaparecer em situações diversas; apresenta duas características inseparáveis: permite explicar e prever, tem um campo explicativo (limites); é expresso por uma frase, um código gráfico ou matemático. Os conceitos são representados por palavras que têm um significado específico. As palavras que designam conceitos quando ouvidas produzem uma imagem mental. Por exemplo, ao ouvir a palavra átomo, é ativada em nossa memória uma representação do que é um átomo. Mas, nem todas as palavras são conceitos. Um conceito científico possui características próprias, como: pode ter diferentes definições, de acordo com a área disciplinar de conhecimento. Por exemplo, o conceito metal nas diferentes disciplinas pode ter seus atributos definidos em termos de distintas áreas do conhecimento: define os atributos em termos de condutividade elétrica resistência mecânica Física Mecânica condutividade elétrica, propriedades mecânicas, reatividade com outras substâncias Química Figura 1 Exemplo do conceito de metal em distintas áreas do conhecimento tem um desenvolvimento segundo o progresso da Ciência. Por exemplo, o conceito de ácido: ácido de Arrehnius, ácido de Brönsted e Lowry e ácido de Lewis. 3

6 Como explicam Astolfi e Develay (1995, p. 33), a construção de um conceito ao longo da história é um processo complexo no qual é efetuada por retificações sucessivas. Cada etapa contém em si diferentes obstáculos epistemológicos que são, às vezes, levantados posteriormente. Os conceitos, quando trabalhados, dependem dos objetivos vinculados ao nível de aprendizagem dos estudantes e de seu aprofundamento com o ensino contínuo. Assim, no estudo do conceito é importante considerar a aura conceitual. Aura conceitual conjunto de conceitos que integram ou são necessários para a compreensão de um conceito; configura-se um campo conceitual (GIORDAN; DE VECCHI, 1996, p. 184). O novo conceito navega na aura conceitual. Nesse sentido, a compreensão do conceito científico se dá na integração com outros conceitos, não sendo um processo pontual ou específico. Conceito Parte da aura conceitual (difusa) - interdisciplinar Solução verdadeira Contínuo/descontínuo Sistema Substância Solvente Soluto Sistema homogêneo Interação entre partículas Estado da matéria Sistema dinâmico etc. Figura 2 Exemplo da aura conceitual para o conceito de solução verdadeira O conceito científico é explicativo no interior de um campo de validade que deve ser limitado, conforme mostra a figura a seguir. inserido numa rede conceitual Conceito científico Lei científico Teoria científico Resposta a problemas científicos Modelo científico como expressão da teoria, como construção figurada, abstrata do real Figura 3 Representação das relações explicativas do conceito científico

7 Por outro lado, há diferenças entre o conceito científico e o conhecimento cotidiano, conforme a Figura 4. Conceito científico Conceito cotidiano Distanciados pela abstração da experiência sensível Relação com a experiência sensível Aproximados à experiência sensível na teoria explicativa Formação via teórica Relação com a experiência sensível Figura 4 Algumas diferenças entre conceito científico e conceito cotidiano Para a Psicologia, o conceito é uma representação mental que temos de um objeto, classe de objeto ou entidade. Um tipo de conceito (teoria do protótipo) é compreendido como representação de aspectos comuns, compartilhados entre o protótipo e os exemplares de uma família de objetos ou fenômenos que formam a classe. Em vez de uma definição lógica, o conceito é formulado pela existência de mecanismos de categorização de estímulos baseados em protótipos, como os casos mais claros de pertinência a uma determinada classe. Assim, a representação do conceito apresenta-se como modelo de protótipo construído pelo sujeito, sendo possível, a partir dele, identificar a pertinência ou não de outros exemplares ou classes (RIBEIRO; NÚÑEZ, 2004). Para a lógica dialética, que parte do princípio (ou lei) da contradição, o conceito pode ser considerado como uma categoria do pensamento que representa uma classe de objetos, como expressão da generalização do pensamento. Assim, no conceito expressa-se a experiência social e os conhecimentos sistematizados pela cultura como forma de reflexo do mundo (RIBEIRO; NÚÑEZ, 2004). Nessa perspectiva, o conceito é definido por um conjunto de propriedades necessárias e suficientes que permitem generalizar uma classe de objetos. Muitos conceitos científicos obedecem a essa definição lógica. Dessa forma, C = f (x, y,..., z)

8 Sendo C o conceito, que é função (f) de x, y,...z (conjunto de propriedades necessárias e suficientes). Veja o exemplo: substância(s) dispersa(s) Sistema disperso Sistema formado por conceito meio dispersante Sistema de propriedades necessárias e suficientes Figura 5 Exemplo de definição lógica para o conceito sistema disperso O conceito pode ser definido por meio do procedimento lógico que determina o conjunto de suas propriedades necessárias e suficientes. A estrutura lógica de um conceito expressa o tipo de relações entre as propriedades necessárias e suficientes desse conceito, classificadas como: conjuntiva: as propriedades necessárias e suficientes unem-se pela conjunção e ; disjuntiva: as propriedades necessárias e suficientes unem-se pela conjunção ou ; conjuntiva-disjuntiva: as conjunções e e ou são elementos de ligação das propriedades necessárias e suficientes. A compreensão do conceito está relacionada com seu conteúdo e sua extensão. No primeiro caso, o conteúdo é determinado pelo número de propriedades (atributos) necessárias e suficientes que estão na definição. Já a extensão é determinada pelo conjunto de objetos que ele representa mentalmente. Por exemplo: Conceito de ligação química tipo de união entre átomos (1) para formar uma estrutura mais estável (2) com diminuição de energia do sistema (3) propriedades três propriedades necessárias e suficientes (conteúdo) extensão todo tipo de ligação química Figura 6 Exemplo de atributos para o conceito de ligação química

9 Conceito de ligação química iônica tipo de união entre átomos (1) para formar uma estrutura mais estável (2) com diminuição de energia do sistema (3) entre um metal e não metal (4) Nova propriedade entre um metal e não metal Iônica Ligação química Covalente três propriedades necessárias e suficientes (conteúdo) extensão todo tipo de ligação química Figura 7 Exemplo de atributos para o conceito de ligação química iônica Numa construção hierárquica, a extensão de legitimidade do conceito é acompanhada de uma diminuição do número de características necessárias e suficientesda definição. Por exemplo: pode ser Metálica Figura 8 Construção hierárquica para o conceito de ligação química iônica diminuem as características necessárias e suficientes na definição Os procedimentos lógicos, tais como observação, identificação e classificação, contribuem para a formação de conceitos científicos. a) Observação: a definição lógica do conceito limita-se ao conceito como produto da Ciência. Trabalhar o conceito nesta perspectiva, sem revelar os processos de sua construção, quando necessário e oportuno, pode levar a dificuldades na compreensão deles. Nesse caso, faz-se necessária a contextualização, a problematização e a historização dos conceitos. b) Identificação: caracteriza-se por determinar a pertinência ou não de um objeto a uma classe (conceito). Realiza-se por meio do conjunto de propriedades necessárias e suficientes. As etapas da identificação, segundo a lógica, podem ser descritas a seguir. 7

10 a) Conhecer a definição do conceito. b) Determinar no conceito as propriedades necessárias e suficientes, assim como sua estrutura lógica. c) Determinar no objeto a presença ou não das propriedades necessárias e suficientes segundo a estrutura do conceito. d) Determinar a pertinência, ou não, ou o caráter indeterminado do objeto ao conceito. Observe, identificar um objeto significa que: a) se conhece o conjunto de propriedades necessárias e suficientes; Pertence à classe (ao conceito) b) falta uma ou mais propriedades; Não pertence c) se desconhece a presença de uma ou mais propriedades necessárias e suficientes. Situação indeterminada c) Classificação: caracteriza-se por uma habilidade lógica de distribuir objetos em classes determinadas, tendo como ponto de referência a semelhança existente entre eles (RIBEIRO; NÚÑEZ, 1997). Implica definir o critério da classificação (fundamento) e dividir os objetos em classes, de acordo com o critério ou o fundamento. Sá (1994, p. 50) propõe as seguintes atividades que podem contribuir para os estudantes desenvolverem procedimentos de classificação: identificar propriedades observáveis, úteis na classificação dos objetos; construir sistemas de classificação binária ou múltipla para um conjunto de objetos, indicando as propriedades observáveis em que se baseia a classificação; construir dois ou mais sistemas de classificação para o mesmo conjunto de objetos; identificar propriedades em função das quais um conjunto de objetos possa ser organizado e construído em séries.

11 A seguir são apresentados dois exemplos de classificação. Exemplo 1 Sistemas químicos (S.Q) S.Q. homogêneos fenômenos Critério de classificação podem ser Físicos ou químicos S.Q. heterogêneos Exemplo 2 (Critério de classificação será o número de fases) transformação ou não das substâncias iniciais de base (natureza) empírica precisa conhecer as evidências da mudança química em termos de conceito Os procedimentos lógicos, como conceitos, são uma via para a formação de conceitos científicos. A percepção, a intuição e a lógica são três ferramentas usadas para aumentar o conhecimento da natureza. Em alguma medida, as teorias científicas, as leis e os conceitos científicos são uma combinação das três. Embora a formação de conceitos não possa ser reduzida a um problema da lógica, ela tem um papel relevante quando aliada à criatividade, mesmo parecendo opostas para o pensamento.

12 Atividade Leia atentamente o parágrafo que segue. Destilação É empregada, normalmente, para separar misturas homogêneas, também chamadas de soluções, constituídas por dois líquidos ou por sólidos e líquidos. Através do aquecimento da solução, consegue-se com o auxílio da aparelhagem adequada separar o componente de menor temperatura de ebulição, o mesmo vaporiza-se primeiro e condensa-se ao entrar em contato com as superfícies frias do condensador, sendo recolhido em outro recipiente. Fonte: Mortimer (1997) a) Defina o conceito de destilação segundo a lógica dialética, isto é, defina o conjunto de propriedades necessárias e suficientes. Selecione um conceito e organize uma situação de ensino para trabalhar com estudantes o procedimento de definição de conceitos. Discuta os elementos históricos e problematize o conceito em estudo. Em relação ao conceito solução: mistura homogênea de dois ou mais materiais. a) Estabeleça uma possível aura conceitual, a partir de uma perspectiva multidisciplinar, e elabore um texto discutindo a sua importância na formação de conceitos. 10

13 Leituras Complementares KOSIK, Karel. Dialética do concreto. São Paulo: Paz e Terra, Neste livro, a partir da filosofia do materialismo dialético, discute-se a noção de conceito como estrutura dinâmica do pensamento. Para o autor, o conceito é uma construção social, cultural e histórica determinada pela práxis como via de transformação humana. Concede importância aos processos de construção dos conceitos na dialética do concreto e do abstrato. NÚÑEZ, Isauro Beltrán; PACHECO, Otmara Gonzalez. La formación de conceptos científicos: una perspectiva desde la teoria de la actividad. Natal: EDUFRN, O livro discute a formação de conceitos científicos na perspectiva da teoria históricocultural de L.S. Vigotsky, da teoria da atividade de A. N. Leontiev e da teoria de assimilação por etapas de P.Ya. Galperin. Os autores diferenciam, à luz dessas teorias, o conceito científico (escolar) do conceito espontâneo (do cotidiano) para discutir os processos de assimilação (apropriação) dos primeiros como tipos específicos de atividade com determinados indicadores qualitativos (graus de generalização, de consciência, de independência e da forma da ação). São propostas estratégias didáticas para a formação de conceitos como estruturas lógicas do pensamento. POZO, Juan Ignácio. Teorias cognitivas da aprendizagem. Porto Alegre: Artmed, O autor discute diferentes teorias cognitivas da aprendizagem. Na segunda parte, focaliza a formação de conceitos artificiais e de conceitos naturais. No caso dos conceitos naturais, a família das teorias probabilísticas dos conceitos possibilita a compreensão da estrutura não lógica destes. É discutida a teoria do protótipo de Rosch como teoria sobre os conceitos que se afastam da concepção clássica, destacando suas possibilidades explicativas de tipos de aprendizagens, assim como as limitações dessa teoria. 11

14 1 2 Resumo Os conceitos científicos são ferramentas essenciais ao pensamento científico, uma vez que o conhecimento das Ciências Naturais implica o domínio de suas teorias, leis, conceitos, os quais estão relacionados aos procedimentos das ciências ou ao saber fazer e pensar cientificamente. No ensino de Química, os conteúdos conceituais e procedimentais são formas de contribuir com atitudes positivas dos estudantes na aprendizagem de Química. Os conceitos no contexto da Didática das Ciências Naturais são classificados como espontâneos e científicos (conceitos escolares) associados às concepções alternativas dos estudantes. Existem diferentes vias para a formação de conceitos científicos, as quais dependem da posição assumida em relação ao próprio conceito de conceito. A partir da lógica dialética, os procedimentos de definição, identificação e classificação podem contribuir para a formação de conceitos científicos definidos por um conjunto de propriedades necessárias e suficientes. Auto-avaliação O que é um conceito científico? Como podemos defini-lo, segundo a lógica dialética? Discuta com um ou mais dois colegas a importância da formação de conceitos da Química para os estudantes do Ensino Fundamental. Em seguida, elabore um texto, discorrendo sobre tal tema. 3 Explique por que os procedimentos lógicos de identificação e classificação são meios para a formação de conceitos científicos. Referências ASTOLFI, J. P.; DEVELEY, M. A didática das Ciências. Campinas: Papirus, GIORDAN, A.; DE VECCHI, G. As origens do saber: das concepções dos aprendentes aos conceitos científicos. Porto Alegre: Artmed,

15 MORTIMER, E. F. (Coord.). Introdução ao estudo da química: propriedades dos materiais, reações químicas e teoria da matéria. Belo Horizonte: [S. n.], POZO, J. I.; GÓMEZ-CRESPO, M. Aprender y enseñar ciencia. Madri: Morata, RIBEIRO, R. P.; NÚÑEZ, I. B. A aprendizagem significativa e o ensino de Ciências Naturais. In: Núñez, I. B.; Ramalho, B. L. Fundamentos do ensino-aprendizagem das ciências naturais e da matemática: o novo ensino médio. Porto Alegre: Sulina, p O desenvolvimento dos procedimentos do pensamento lógico: comparação, identificação e classificação. Revista Educação em Questão, v. 7, n. 1-2, p , SÁ, J. G. Renovar as práticas do 1 o ciclo pela via das ciências da natureza. Porto: Porto editora LDA,

16 Anotações 14

17 Anotações 15

18 Anotações 16

19

20