OTROS TRABAJOS
FACTORES PSICOLOGICOS DE INSUCESSO
NA RESOLUCAO DE PROBLEMAS DE FISICA:
U M A AMUSTRA SIGNIFICATIVA
NETO, A.J.
Universidade de Évora, 7000 Evora, Portugal
SUMMARY
A study of the influence of some pertinent psychological factors on phy sics problem-soiving performance is attempted.
The special cases of conceptual, verbal, and procedural information and cognitive development are analysed.
Existe algum consenso na literatura da especialidade em
admitir que um problema é urna questao para a qual 1150
se conhece, a partida, s o l u q ~ onem
,
se sabe, sequer, se
ela existirá (Garrett 1987). Ora, é indiscutivel que a
maior parte dos icproblernas» utilizados pela Física escolar nao obedecem aque1e requisito. Trata-se, ern geral,
de exercicios de aplicaqao mecanica e rotineira para os
quais o aluno sabe, antecipadamente, que existe S O ~ U @ O
(geralmcnte iinica) e que, alkm disso, apenas exigem que
eIe seja capaz de relembrar processos dc resoluqiio
anteriormente memorizados (Gil Pérez e Martínez 'Torregrosa 1983, Valente et al. 1989, Garrett et al.
1989).
E inegrivel que tais exercícios t&rna sua utilidade didáctica.
Os procedimentos algorítmicos que lhes siio inerentes
constituem pré-requisitos importantes para a resoIucZo
de problemas verdadeiros (Gagné 1985j. Contude, a
diddctica das cizncias nao pode estar confinada i utilide algoritmos desse tipo, sob pena de o
z a @ exclusiva
~
desenvolvimento critico e criativo do aluno ficar decisivamente comprometido. Torna-se, assim, necessario o
recurso abordagem de problemas autenticos, abqrdagem cssa cuja complexidade exige o conuibuto de uma
diversidadedc factorcs cognitivos, agrupados, por Gagné
(1 9X5), e m tres categorias de informaqao:
-Informacbo Conceptual: relacionada corn o conhecimento de conceitos, por sua vez associados em regras
básicas tais como ieis, principios ou algoritmos.
E N S I S ~ ~ A N ZDE
A L A S CIENCIAS, 1941.9 (3), 275-280
-1nformacao Verbal: referente ao conhecirnento de factos (informaqiio factual) ou ao dominio da linguagem
(conhecimento Iinguístico).
-Itlformacao Processual: relativa ao conhecimento de
estrategias cognitivas e metacognitivas as quais incluem
os processos de armazenar e processar informacZo.
A amoslra significativa que iremos adoptar, e 5 quaI nos
referimos no titulo deste trabalho, vai ser constituida por
quatro componentes básicos: pelos factores associados a
cada urn daqueles trGs pre-requisitos e pelo factor desenvolvimento cognitivo, até aqui ainda nao cxplicitado.
1, A INFORMACAO CONCEPTUAL
A Física conjuga a especificidade conceptual e metodológica que Ihe é pr6pria com a espccificidade conceptual, estrutural e lógica que caracteriza a Matemitica.
Nao admira, por isso, que a Matemática passe por ser a
grande responshvel peIo fracasso na resolucaode problemas
de Física, particuIarmente nos de ordem quanti tativa.
A investigaqao (Gamble 1986,Jung 1985) tern provado,
contudo, que grande parte das dificuldades dos aiunos
face a esses problemas tern mais a ver com bloqueamentos no raciocinio qualitativo do que a incapacidades de
ordem matemlitica.
OTROS TRABAJOS
Os bloquearnentos no raciocinio qualitativo («raciocinio fisico») devern-se nao sO a questOes relacionadas
corn a criacao e execucao de estrat6gias, mas tambem a
desajustamentos conceptuais. Esscs desajustamentos
dcriv am do conflito que muitas vexes se estabelecc entre
os conceitos formais suhjacentes ao problema c as concepcties alternativas prOprias dos alunos (Driver 1983,
Gilbert e Watts 1983, di Sessa 1987, Osborne e Freyberg
1987).
A aprendizagem dos t6picos de ciencia formal faz-se a
partir dessas concepcOes e d por etas fortemente condicionada. Poder-se-A, assim, afirmar, corn Ausubel, que
«o factor isolado clue mais decisivamente influeneia a
aprendizagem a aquilo que o aluno ja sabe» (Ausubel et
al. 1978).
A adopcao do referencial cientifico escolar nao a tarefa
facil. Ela exige, muitas vezes, o abandon ou a reformulayao
de concepOes assimiladas e estruturadas ao longo de
anus e profundamente incorporadas nas estruturas cognitivas do aluno. Exige, no fundo, aquilo que muitos
autores designam por mudanga conceptual (Posner et aL
1982, West e Pines 1985) a qual sO é possivel mediante
a utilizacao de metodologias distintas da «metodologia
da superficialidade» quase sempre dominante Perez
e Martinez Torregrosa 1983, Gil Perez e Carrascosa
1985).
As consideracOes anteriores aplicamse corn particular
acuidade a Fisica. De facto, 6 na Fisica, especialmente na
Mecanica, que o conflito conceptual mais se fax sentir.
Ao abordar problemas de Fisica o aluno e levado a ter de
optar entre duas formas distintas de <<ver» o mundo: uma
concreta, intuitiva e de senso-comum (visa° pre-gaMeana)
e outra abstracta e formal (visa() cientifica «oficial»). E
evidente que se o aluno abordar o problema (suposto urn
problema «oficial») segundo uma perspectiva pre-galileana
fracassara seguramente na sua resolucao.
2. INFORMAC AO
' VERBAL: 0 CASO PARTICULAR DA UNGUAGEM
A informacao verbal incorpora duas formas cssenciais
do conhecimento: o conhecimento factual e a linguagem
(conhecimento linguistico).
O conhecimento factual exerce uma funcao determinante na resolucao de problemas, na medida em que, cornpletnentando o conhecimento conceptual, 6 essencial
para a compreensao e descodificacao da natureza do
problema.
O papel da linguagem 6, contudo, mais profundo. A sua
influeneia e relevancia para o desenvolvimento cognitive foi salientada por psicOlogos como Piaget e Vygotski.
Mas, enquanto que Piaget fax sobretudo ressaltar a
importancia da linguagem como veiculo de corn unicacao entre a crianya e o seu meio (funcao externa da
Iinguagem), Vygotski vai mais lunge. Este autor afirma
que na fase inicial do desenvolvimento predomina, de
facto, a vertente comunicativa da linguagem; nessa fase
276
a linguagem 6 essencialmente interpessoal. Mas, o momento crucial do desenvolvimento intelectual da crianca
ocorre a partir da a/tura em que, para al6m da sua funcao
interpessoal, a linguagem passa a desempenhar, tarnb6m, uma funcao intrapessoal. E essa internalizacao da
linguagemquepermite agora a crianya realizar o pcnsamento
elahorado e abstracto. Corn ela, «o pensamento Lorna-se
verbal e a linguagem racional» (Vygotski 1979, p.192).
A Iinguagem acaha, assirn, por influenciar decisivarnento a actividade de resolver problemas, na medida em quo
esta actividade pressupOe o recurs() a formas claboradas
e abstractas de pensamento, ou seja, segundo Vygotski,
a «fungOes psicolOgicas superiores».
No que diz respeito aos aspectos externos da Iinguagem,
6 na Fisica quo, mais uma vez, essas questOes assumem
especial pertin6ncia. Corn efeito, o cOdigo de linguagem
da Fisica 6, inevitavelmente, caracterizado pela predominancia de termos tdcnicos e de conceitos abstractos,
cujo significado o aluno nao consegue muitas vezes ter
facil acesso. Por outro lado, essa linguagem e apoiada
numa lOgica maternatica fortemente estruturada e de
natureza proposicional, bastante diferente da lOgica simples
o linear a que os alunos, sobretudo os mais novas, sit°
mais facilmente permeaveis.
por isso provavel quo, perante inn problema de Fisica,
o aluno nao o consiga resolver devido a dificuldade em
transpor o primeiro obstaculo, representado pela necessidade impenosa de, atraves da desco dificayao do enunc ado,
compreender qual 6, no fundo, a «verdadeira natureza do
problema» (Hayes 1976).
3. A INFORMA00 PROCESSUAL: ESTRATEGIAS COGNITIVAS
As estrategias cognitivas constituem pianos de accao
mental que orient am e controlam a utilizacao dos outros
tipos de informacao. Greeno (1980) reafirma a importancia dessas estrategias, ao considerar quo toda a actividade de resoluyao de problemas tern por base dnis
tipos de conhecimento: o conhecimento de estrategias
cognitivas (conhecimento processual) e o conhecimento
de conceitos (conhecimento conceptual). Concede
grande enfase a interrelayao entre esses dais tipos de
conhecimento na resolucao de problemas. Ni s so se distinguc
das correntes que poem a tOnica no conhecimento conceptual –p.e., a tradiyao ausubeliana– ou das que so-
brevalorizam a importanci a de estrategias gerais –p.c., o
movimento heuristico, representado polo seu fundador
Pnlya (1975).
A parte a controvdrsia referente a qual dos conhecimen-
tos tern influencia mais determinante na resolucao de
problemas, a indiscutivel que a escola nab deve limitarse a transmitir informacao conceptual (e factual). Tell
tambern de se preocupar corn o desenvolvimento do
conhecimento processual do aluno, ou seja, tern de
(cEnsinar o Aluno a Pensar» (Valente et al. 1987). Para
isso, a necessario que a escola seja capaz de:
ENSESIANZA IV. LAS CIENCIAS, 1991, 9 (3)
OTROS TRABAJOS
–Criar condicOes que possibilitern ao aluno a oportunidade de Or em pratica as operacOes cognitivas que ja
consegue realizar.
–Ensinar directamente aqueles processos intelectuais
que, ndo send() inerentes a matriz cognitiva do aluno
mOdio, sejam, contudo, ensinaveis (casos dos processos
associados ao pensamento critico e ao pensamento criativo).
–F.nsinar o aluno a Lamar conscieneia dos seus praprios
processos de pensamento, ou seja, lev y-lo a desenvolver
estrateglas de tipo metacognitivo, atraves das quaffs ele
possa controlar, gerir e avallar toda a sua actividade
intelectual (Costa 1985).
4. AS LIMITACOES DA MEMORIA OPERATIVA
A importancia e o efeito da informacdo (conceptual,
verbal au processual) na resolucdo de problemas `em
sido repetidamente estudados pelos investigadores que
adoptam camo paradigma a modelo do processamento
de informacao (Newell e Simon 1972, Gagne 1985).
Este modelo atribui a memaria a fungdo central na que
diz respeito a aprendizagem e a resolucão de problemas.
A mernOria, segundo o modelo, inclui duas vertentes
fundamentais: a memOria a curto prazo responsdv el pela
funcao dupla de armazenar temporariamente informacdo
e de a processar; a memOria a longo prazo, responsaveI
pelo armazenamento (retencao) de todo o conhecime.nto
previamente aprendido, a qual nela se organiza segundo
estruturas habitualmente designadas por ‘<esquemas.
A mernOria a curto prazo (memOria operativa) tern u:~na
capacidade de processamento simultáneo limitada a,
aproximadamente, sere unidades de rnemdria (Hayes 1976).
Cada unidade de mernaria corresponde a urn conjunto
organizado de itens de informacdo ao qual o processador, devido a aprendizagens previas, e capaz de atribuir
urn significado global a tinier). Segundo esta corrente,
este condicionarnento da memdria operativa 6 a factor
que justifica a exisféncia clamaior parte dos bloqueamentos
cognitivos face a resolucäo de problemas.
Quanta maior for o ninnero de unidades de mernOria
presentes na memOria operativa rnenor 6 a probabilidade
de a problema ser resolvido corn sucesso. Torna-se por
isso neeessario reduzir o narnera de unidades de mern6ria a que se tern de recorrer. Essa reducdo estadependente
do grau de organizacdo e estruturagdo do conhecimento
presence na mernOria a long() prazo (Larkin e Reif /979,
Pankratius 1990, Neto e Almeida 1990).
Uma grande parte dos problemas de Fisica exige o
recurso a doses elevadas de infarmacda, quer ela provenha do exterior ou seja recordada. A primeira dificuldade
reside, assim, no ndmero de unidades de mermaria que o
aluno ter() de utilizar. Mas, outra dificuldade surge, a
qual esta relacionada corn a dimensao e interligacdo
dessas unidades de memOria. Em virtude da Fisica ser
uma disciplina fortemente estruturada, os seus conceitos
ENSESTANZA DE LAS CJENCIAS, 1991, 9 (3)
arganizam-se segundo redes complexas corn eIos interdepen-dentes e ramificados. Ao formar as unidades de
mernaria de que necessita, a aluno tell de ser capaz de
reconstituir algumas dessas redes o que, em muitos
casos, 6 tarefa problematica. Para que o ilk) fosse, a
aprendizagem dos tapicos de Fisica teria de ser verdadeiramente significativa a nao ser realizada, coma tradicionaImente acontece, par simples justaposicdo e acumulacdo de conhecimentos mais ou menos desconexos.
5. 0 DESENVOLVIMENTO COGNITIVO
A aprendizagem do sobretudo a partir do ensino
secundario, requer dos alunos o dominio de algumas das
mais importantes aperagbes formais piagetianas. Muitos
autores, principalmente as que trabalham na base do
paradigma de Piaget, tern identificadocon-elavies positivas
entre a capacidade efectiva de realizar as operacOes
formais e o grau de sucesso na resolucdo de problemas de
Fisica. 0 dominio pelo aluno dessas operacOes constituiria, assim, mais um pre-requisite crucial para a resolucäo
desses problemas.
No entanto, estudos realizados em palses too diversos
coma as Estados Unidos (Chiappetta 1976), Inglaterra
(Shayer e Adey 1981), Portugal (Sequeira 1981) ou
Jordania (Bilieh e Khalili 1982) permitiram concluir que
uma parte significativa dos adolescentes (par vexes mais
de 50%) ndo consegue operar satisfatoriamente a urn
nivel formal. Significa isto que a ensino da Fisica e'
fortemente problematic° no que diz respeito ao seu
impacte pasitivo na aprendizagem desses alunos.
CONSIDERACOES FINALS
Procurando identificar algunsfactorespsicolOgicos que,
de algum modq, passam influenciar a actividade de
resolucdo problemas de Fisica, concluimos serem pertinentes os seguintes: a base conceptual do aluno quer
ela se refira a conhecimentos especificos, conhecimentos maternaticos ou conhecimentos aliernativos, a informaccio verbal quo o aluno possui, nomeadamente a
que se relaciona corn a linguagem; as estrategias cognitivas e metacognitivas que o aluno canhece; as limitacties da sua memaria operativa e a forma como os
conhecimentos estcio organizados na memOria a long()
prazo; q seu desenvolvimento cognitivo, particularmente no que diz respeito a realizacdo das operacOes
formais.
E evidente que outrosfaetores poderiamos ter mencionado (Garrett 1986). E o caso, par exempla, dos que se
relacianam corn os estilos cognitivos e motivacionais
prOprios de cada aluno ou dos que estdo associados a
varidveis de natureza sOcio-afectiva. Today ia, a amostra
por nos analisada, parece-nos suficientemente significativa para que possamos concluir que a resolucdo de
problemas de Fisica, ao inves de ser encarada coma uma
actividade rotineira e monolitica, deve, antes, ser vista
277
OTROS TRABAJOS
Como uma tarefa complexa e multidimensional. Essa
compiexidade exige o recurso a uma dithictica oposta
«didactica da superficialidade» habitualmente adoptada. Ela requer, assim (Gil Perez e Carrascosa 1985), a
utilizacdo de estrat4ias capazes de asscgurarem a mudanca metodolagica dos professores sem a qual a desejada mudanca conceptual dos alunos dificilmente
oc °nerd.
NOTA
Foi apresentada uma primeira verso deste artigo no I Seminario t<A Componente de Psicologia na Formagdo de Professores>, Evora, Setembro de 1990.
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ond
Can-
OTROS TRABAJOS
FACTORES PSICOLOGICOS DE FRACAS() EN LA
RESOLUCU) DE PROBLEMAS DE FISICA: UNA
MUESTRA SIGNIFICATIVA
RESIalEN
Introduction
Aunque existe consenso en la literatura especializada en
definir problema como una cuestiOn para la que no se conoce
de antemano ni la solucidn m si csa existe, la mayoria de los
problemas de Fisica propuestos no responden a tal requisito,
tratandose de ejercicios de aplicaciOn mecanica. Tales ejercicios tienen su utilidad, pues los procedimientos algoritmicos que comporta so solucidn son prerrequisitos importantes
para la resoluciOn de verdaderos problemas.
3. InformaciOn personal: estrategias cognitivas
Las estrategias cognitivas constitu yen planes de acciOn mental que orientan y controlan la utilización de otros tipos de
informaciOn.Segiln Greeno toda actividad de resoluciOn de
problemas se hasa en dos tipos de conocimiento: el de
estrategias cognitivas y el de conceptos. Ambos estan
fuertemente interrelacionados en la resoluciOn de prohiemas. Otros autores ponen mas el acento en 000 u otro
conocim lento.
De todos modos, es indiscutible que la ensellanza no debe
Iimitarse a la transmisidn de information conceptual y factual, y debe preocuparse del desarrollo del conocimiento
procesual. Para ello debe:
-Cream condiciones quo posibiliten que el alumna ponga en
practica las operaciones cognitivas que ya consigue realizar.
Resulta imprescindible abordar la resoluciOn de problemas.
I)iversos factores cognitivos que contribuyen a ello son
agrupados por Gagne en tres catcgorias de informaciOn:
-Ensenar directamente aquellos procesos intelectuales que,
siendo interesantes a la «matriz» cognitiva de algiin alumna
medio, sears ensefiables.
Informacidn conceptual, relacionada con el conocimiento
de conceptos, leyes, principios y teorias.
-Enseiiar al alumna a tomar conciencia de sus propios procesos de pensamiento y llevarlo a desarrollarestrategias de tipo
metacognitivo.
InformaciOn verbal, referida al canocimineto de hechos o al
dominio del lenguaje.
- InfonnaciOn procesual, relativa al conocimiento de estrategins cognitivas o metacognitivas, incluyendo los procesos de
almacenamiento y procesamiento de la informacidn.
Estos tres componentes, junto al factor del desarrollo cognitivo, formai' Io que llamamos una muestra significativ a.
1. Information conceptual
La Fisica conjuga la espeeificidad conceptual y metodolOgicapropia con Ia especificidad conceptual,estructural y lOgica
de las Matematicas. Se considera al aparato matematico
responsable del fracaso en la resoluciOn de problemas de
Fisica. La investigaciOn, sin embargo, muestra que la mayor
parte de estas dificuItades tienen relaciOn con bloqueos en el
razonamiento cualitativo. Estos bloqueos se deben a cuestiones relacionadas con la creation y aplicaciOn de estrategias
y a desajustes conceptuales derivados, en muchas casos, de
las concepciones alternativas de los alumnos.
4. Las limitaciones de Ia memoria operativa.
La importancia del efecto de la informacidn ha sido estudiada por los investigadores del modelo de procesamiento de la
informacidn. Distinguen entre memoria a corto y a largo
plaza.
La memoria a corto plaza o memoria operativa tiene una
capacidad de procesamiento limitada a siete unidades cada
una de las cuales puede considerarse un bloque de informacidn organizada. Este factor justifica la mayor parte de los
bloqueos cognitivos en Ia resoluciOn de problemas.
Una gran parte de los problemas de Fisica exige grandes
cantidades de informaciOn lo quo supone quo el alumna
utilizard muchas unidades de memoria. Ademas, al ser la
Fisica una discipiina fuertemente estructurada tiene los conceptos organizaclos en complcjas redes con muchas interdependencias lo que, en algunos casos, exige su reconstruccidn
por parte del alumno, y esto es dificil y requiere un aprendizaje
verdaderamente significativo.
2. Information verbal.
incorpora dos formal esenciales de conocimiento: el factual
y el del lenguaje.
Fl papel del lenguaje es mas profundo. Vygotski va mas alla
que Piaget en sus propuestas acerca del papel del lenguaje en
el desarrollo. Para este autor, en la faze inicial del desarrollo
predomina la vertiente cornunicativa c interpersonal del
lenguaje. El momenta crucial del desarrollo intelectual de
los nifios se produce al desempafiar el lenguaje una funci6n
intrapersonal que les permite ilevar a caho el pensamiento
elahorado y abstract°. (4Se verbaIiza el pensamiento y se
racionaliza el lenguaje». El lenguaje influye, asi, en Ia
resoluciOn de problemas. El dicligo Iingiiistico de la Fisica se
caracteriza por el predominio de taminos tecnicos, apoyados par una lOgica matematica, fuertemente estructurada, de
naturaleza propositional.
Es probable, quo el alumna no consiga resolver el problema
dehido a quo la dificuitad en la comunicaciOn del enunciado
le impida comprender Ia verdadera naturaleza del problema.
28()
5. El desarrollo cognitivo
El aprendizaje de Ia Fisica, sobre todo a partir de secundaria,
requiere el dominio de las operaciones formates piagetianas
mas importantes por pane del alumno. Muchos autores han
establecido correlaciones entre el dominio formal y el nivel
de exit° en la resoluciOn de problemas. El dominio de estas
operaciones seria un prerrequisito crucial para la resoluciOn
de problemas. Sin embargo, varios estudios indican quo una
parte importante de los adolescentes (el 50% a mas) no
alcanza satisfactoriamente el nivel formal, con Ia dificultad
que esto supone para Ia ensefianza de la Fisica.
Consideraciones finales
Algunos factores psieolOgicos quo influyen en la resoluciOn
de problemas de Fisica son: la base conceptual, la informacidn verbal, las estrategias cognitivas, las limitaciones de la
memoria operativa y el desarrollo cognitivo.
ENSENANZA DH LAS CIENCIAS, t991. 9 (3)