De acordo com Justi (2006),
“o significado de modelo tem sido discutido, dentre outros, por cientistas, filósofos da ciência, psicólogos, lingüistas e educadores. Atualmente, a visão mais aceita é a de que um modelo é a representação de uma idéia, objeto, evento, processo ou sistema, criado com um objetivo específico (J. K. Gilbert et al., 2000). Segundo
destacam Morrison e Morgan (1999a), a palavra representação não é usada somente para casos em que exista um tipo de exibição de aspectos visuais da entidade modelada, mas sim como uma representação parcial que, ao mesmo tempo, “abstrai de” e “traduz em outra forma” a natureza dessa entidade.” (Justi, 2006, p. 175) Além disso, a consideração desses aspectos implica que modelos não devem mais ser tratados como subordinados a teorias e dados na produção do conhecimento.
Eles se juntam a instrumentos de medição, experimentos, teorias e dados como um ingrediente essencial na prática da ciência. Sendo assim, os modelos científicos são freqüentemente complexos e/ou expressos em formas de representações complexas (como, por exemplo, formulações matemáticas). Por isso, o que ensinamos nas aulas de ciências são simplificações desses modelos. Tais simplificações, conforme destacado anteriormente, são chamadas de modelos curriculares (J. K. Gilbert et al., 2000).
Em relação à aprendizagem, é importante ressaltar que ela pode ocorrer em dois pontos do processo: na construção e na utilização do modelo. Quando se constrói um modelo, cria-se um tipo de estrutura representativa, desenvolvendo assim uma forma de pensar científica. Por outro lado, quando se usa um modelo, aprende-se sobre a situação representada por ele (Morrison & Morgan, 1999a).
No que diz respeito à construção de modelos, destacamos que este é um processo inerente ao sistema cognitivo humano (Vosniadou, 2002). Na sua busca por compreender o universo que o cerca, o homem constrói modelos mentais que representam aspectos tanto do mundo físico quanto do social e manipula esses modelos ao pensar, planejar e tentar explicar eventos desse mundo (Ferreira, 2006). Dessa forma, modelos sempre estão presentes no processo de aquisição e construção do conhecimento.
Em relação aos modelos mentais, Borges (1998) destaca que os diferentes entendimentos sobre estes são complementares e não concorrentes. Segundo ele,
“... modelo mental é uma forma de organizar nosso conhecimento sobre um determinado objeto, processo ou fenômeno, que usamos para pensar sobre eles por meio de simulação mental. Esses modelos capacitam-nos a realizar ações inteiramente na imaginação. Isso permite-nos internalizar as representações que criamos para as coisas e estados de coisas no mundo e processá-los como se fossem externos”. (Borges, 1999, p. 91)
A construção de modelos pressupõe o uso e a manipulação de signos, na medida em que os modelos mentais são utilizados para organizar os símbolos da experiência e do pensamento. A utilização de modelos permite ao usuário propor explicações para as situações e fenômenos com os quais interage, além de compreender o próprio modelo e aquilo que ele representa. Os modelos mentais são considerados como representações mentais qualitativas, desenvolvidas com base no conhecimento que os sujeitos têm do
mundo, visando a resolução de problemas, a formulação de explicações e previsões ou o desenvolvimento de maior competência num domínio específico.
De acordo com Coll, France e Taylor (2005), uma característica importante dos modelos é que eles representam a descrição aproximada correspondente a sistemas complexos que podem ser chamados de objetos, origem ou protótipo. Assim, um modelo pode negligenciar detalhes e enfatizar aspectos mais importantes da entidade modelada. Embora este seja um aspecto limitante dos modelos, mais importante do que a quantidade de aspectos enfatizados é o fato de as opções feitas serem coerentes com os objetivos definidos para o modelo.
Sendo limitados, os modelos podem explicar satisfatoriamente bem certos aspectos do objeto em estudo e falhar na explicação de outros. Porém, isso não implica em que eles sejam descartados ou considerados como totalmente incorretos. Assim, algumas das utilidades de modelos podem ser sintetizadas como:
• atuam como agentes que simplificam uma teoria ou uma série de dados que podem ser empíricos ou não;
• apresentam capacidade de realizar previsões; • levam à constituição de uma teoria;
• auxiliam na visualização de entidades abstratas; • facilitam a comunicação;
• fundamentam a proposição e a interpretação de experimentos sobre a realidade; • descrevem processos.
Em relação à expressão dos modelos mentais, cabe ressaltar que eles não podem ser acessados diretamente, apenas inferidos dos meios principais da comunicação humana: gestos, fala e escrita. Quando os modelos mentais passam a ser de domínio público por meio de uma representação, eles se tornam um modelo expresso (J. K. Gilbert et al., 2000). A transposição do modelo mental para o modelo expresso não é completa, tendo em vista a dificuldade inerente à cognição humana em conseguir realizar uma total transposição dos pensamentos articulados na mente do indivíduo para alguma outra forma de expressão. Porém, limitações como essa não desqualificam a potencialidade dos modelos.
Considerando a relevância da utilização de modelos no ensino, é importante destacar que vários estudos (Barab et al., 2000; Barbosa, 2003; Collins & Gentner,
1987; Ferreira & Justi, 2005b; Mendonça & Justi, 2005; Nersessian, 1999; Vosniadou, 1999) têm mostrado que a utilização dessa ferramenta no ensino de ciências, na perspectiva de promover o desenvolvimento do conhecimento, contribui decisivamente para a construção de um aprendizado significativo. Além disso, tal proposta de ensino é corroborada pelas diretrizes colocadas nos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio – PCNEM – (Brasil, 1999, p. 32) da área de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Neles está destacado que uma das competências gerais a serem desenvolvidas pelos alunos diz respeito aos domínios da investigação e compreensão, ou seja, ao uso de idéias, conceitos, leis, modelos e procedimentos científicos. Mais especificamente, espera-se que o ensino de química forneça condições para o aluno “reconhecer, utilizar, interpretar e propor modelos para situações
problema, fenômenos ou sistemas naturais ou tecnológicos”.
A introdução de estudantes em atividades de construção de modelos pode, além de contribuir para a construção de conhecimentos específicos, ajudar o aluno a construir os próprios modelos, avaliando-os e desenvolvendo um potencial crítico em relação àqueles utilizados no ensino e na ciência, e a compreender o processo de construção dos mesmos – sob um aspecto geral e na ciência, em específico – assim como porque são construídos (Justi & Gilbert, 2002). Sendo assim, o envolvimento de estudantes em atividades de construção de modelos se mostra bastante interessante como uma metodologia de ensino que está de acordo com a perspectiva construtivista. Isso porque nessa perspectiva as concepções prévias dos alunos são extremamente relevantes – pois é a partir delas que os modelos são construídos e/ou reformulados – e o aluno é um sujeito ativo nesse processo de construção do conhecimento.
A construção de modelos e sua contribuição para a aprendizagem é uma área recente de pesquisa e deve ser alvo de mais estudos para que seja possível propor mudanças no ensino atualmente promovido. Isso porque, além de as pesquisas sobre utilização de atividades de modelagem no ensino serem poucas, elas se mostram pouco aplicáveis à realidade do ensino, seja pelo tempo que demandam para serem realizadas (geralmente muito grande), seja pelo número de alunos que elas investigam (geralmente muito pequeno) (Justi, 2006).
O ensino através da construção de modelos, nesta perspectiva educacional, tem o potencial para promover um aprendizado participativo, com ricos contextos que possam
encorajar o engajamento dos alunos, em que eles possam trabalhar de maneira colaborativa na construção de significados, conceitos e representações (Barab et al., 2000). Além disso, esse processo de ensino permite ao aluno aprender sobre modelos, sobre sua construção e, conseqüentemente, sobre a construção da ciência, (pois uma das mais importantes atividades dos cientistas é construir, elaborar, testar e validar modelos).
Para as atividades desenvolvidas nesse trabalho, buscou-se favorecer aos alunos uma compreensão do fazer ciência através de uma estratégia de ensino envolvendo a construção e reconstrução de modelos. Levando-se em consideração a estratégia proposta para a abordagem do tema “energia envolvida nas transformações químicas”, os alunos perceberiam que teorias e hipóteses produzidas pela ciência correspondem não a verdades absolutas extraídas diretamente da natureza, mas a explicações provisórias elaboradas pelos cientistas, buscando acomodar as evidências disponíveis da melhor maneira possível. Dessa forma, as explicações dadas aos diferentes fenômenos seriam dependentes do contexto e estariam sujeitas à substituição por teorias e hipóteses consideradas mais “poderosas”.
Alguns estudos têm discutido como o processo de elaborar, expressar, reformular e comunicar modelos, conhecido como modelagem13, pode contribuir na
construção desse conhecimento holístico da ciência (por exemplo, Barab et al., 2000; Vosniadou, 2002, Ferreira & Justi, 2005).
Considerando os pressupostos discutidos anteriormente, podemos inferir que o ensino baseado em atividades de modelagem está de acordo com os debates mais recentes em relação ao ensino de ciências, que têm como um dos pressupostos a necessidade do envolvimento ativo dos alunos nas aulas em um processo interativo professor/aluno, em que os horizontes conceituais dos mesmos sejam contemplados. Isso significa criar oportunidades para que eles expressem como vêem o mundo, o que pensam, como entendem os diferentes conceitos. Além disso, considerando que a construção e o emprego de modelos são a base do processo da pesquisa científica, compreender a utilização da modelagem significa conhecer as bases sobre as quais se
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Ferreira (2006) destaca que, embora em português não exista uma única palavra que seja consensualmente usada como sinônimo de processo de construção e reformulação de modelos, optou-se por caracterizar tal processo usando a palavra modelagem. Acreditamos ser coerente a idéia em questão, o que nos faz assumir a mesma postura nesta dissertação em relação à terminologia em destaque.
desenvolve o conhecimento em ciências (Gobert & Buckley, 2000; Halloun, 2004; Morrison & Morgan, 1999a).
Desse modo, e considerando que o processo de construção do conhecimento ocorre a partir do estabelecimento de relações conceituais, em que esquemas mentais são elaborados pelos alunos para compreender os novos conceitos construídos em sala de aula, entendemos que a proposta deste trabalho está em consonância com as competências e habilidades desenvolvidas na utilização de modelos e sugeridas pelos PCNEM.