O ESTUDO DE MODELOS MENTAIS SOBRE EQUILÍBRIO QUÍMICO
DOS LICENCIANDOS DA UFS
SANTOS, Ana Carla de Oliveira1 - UFS
MELO, Marlene Rios2 - UFS
ANDRADE, Tatiana Santos3 - UFS
TEIXEIRA, Genisson Barbosa4 - UFS
Grupo de Trabalho – Formação de Professores e Profissionalização Docente
Agência Financiadora: não contou com financiamento
Resumo
Esta pesquisa objetiva identificar os modelos mentais que os estudantes da licenciatura em
química da Universidade Federal de Sergipe (UFS) apresentam sobre equilíbrio químico e
compreender de que forma esses modelos foram construídos e como o reconhecimento desses
modelos mentais auxiliam na formação de professores. O referencial teórico adotado é a
teoria de modelos mentais de Johnson-Laird (1983) adaptada por Moreira (1996), na qual um
modelo mental é formado por contínuas imagens que são acomodadas e fundamenta
explicações durante o processo de aprendizagem. Essa teoria, de forma geral se propõe a
estudar o cognitivo dos indivíduos, ou seja, como o pensamento humano trabalha e
desenvolve seus raciocínios. A pesquisa é de caráter qualitativo realizada com dezessete
alunos da Instituição Federal e os dados foram coletados por meio de questionário e gravação
em áudio e vídeo. Foram identificados quatro tipos de modelos mentais sobre equilíbrio
químico com variações. Os resultados obtidos nos revelam as dificuldades dos licenciandos
em compreender equilíbrio químico, sua definição e seu comportamento, além de
apresentaram modelos relativamente simples, levando-se em conta o nível de conhecimento,
que é um indício da deficiência na formação desses futuros professores, já que seus modelos
mentais estão bem próximos dos modelos já estudados de alunos do ensino médio, o que nos
1
Mestranda em Ensino de Ciências e Matemática / NPGECIMA/UFS. Graduada em Química Licenciatura pela
UFS. Membro Integrante do Grupo de Pesquisa em Ensino de Química - GRUPEQ. E-mail:
[email protected].
2
Doutora em Educação: Ensino de Ciências e Matemática pela USP. Professora Adjunta do Departamento de
Química e do Núcleo de Pós-graduação NPGECIMA da Universidade Federal de Sergipe (UFS). E-mail:
[email protected].
3
Graduada em Química Licenciatura. Membro Integrante do Grupo de Pesquisa em Ensino de Química GRUPEQ. Professora da Educação Básica no estado de Sergipe. E-mail: [email protected].
4
Graduando em Química Licenciatura pela UFS. Membro Integrante do Grupo de Pesquisa em Ensino de
Química - GRUPEQ. E-mail: [email protected].
10786
leva a hipótese das pesquisas em ensino não estarem sendo contempladas para a melhoria da
formação desses professores. Concluímos também que os modelos mentais podem servir de
fundamentação para construir ou adaptar estratégias com base nos modelos mentais prévios dos
estudantes, possibilitando a compreensão de conceitos, promovendo uma aprendizagem mais
eficiente por parte dos alunos.
Palavras-chave: Modelos mentais. Equilíbrio químico. Formação de professor.
Introdução
Nas últimas décadas a Pesquisa em Ensino de Ciências evoluiu e sofreu rupturas de
acordo com o surgimento de novos problemas e inquietações. Nos anos sessenta vivenciamos
a explosão das pesquisas voltadas para as concepções prévias, concepções alternativas que são
as primeiras ideias ou conceitos que tentam explicar algum fenômeno, conteúdos e/ou temas.
Na década de setenta as pesquisas visavam à aprendizagem de conceitos científicos por parte
do aluno. Já na década de oitenta as pesquisas se voltaram para o Movimento das Mudanças
Conceituais (MMC) que contemplava a ideia de que as concepções alternativas poderiam ser
mudadas e substituídas por novos conceitos aceitos pela comunidade científica. Já na década
de noventa as pesquisas se voltaram para compreender como essas concepções e ideias
alternativas são construídas e de que forma ocorre a sua evolução, isso nos leva a um estágio
mais complexo do pensamento humano que são os estudos e a compreensão dos modelos
mentais.
Para entendermos o que vem a ser modelo mental, nos apoiaremos inicialmente em
uma definição mais simples, definindo-o como sendo “um modelo que existe na mente de
alguém, do indivíduo” (BORGES, 1997, p. 208). Partindo dessa ideia o indivíduo pode
descrever, explicar, modificar e reaplicar o seu modelo mental conforme a situação
apresentada, essas etapas são repetidas diversas vezes na mente do indivíduo, a fim de se
chegar a uma resposta, explicação ou conclusão, que em um primeiro instante atende as suas
necessidades enquanto aprendiz. Isso porque os modelos mentais são inacabados e evoluem à
medida que o indivíduo adquire conhecimentos (Moreira, 1996) e os incorpora a sua estrutura
mental. Esse processo está ligado à capacidade que o indivíduo tem de prever e explicar
determinado fenômeno à medida que o seu conhecimento evolui.
Dessa forma, os modelos mentais estão relacionados com a capacidade de
compreensão do sujeito, os mesmos passam a ser “os mecanismos através dos quais os
humanos são capazes de gerar descrições do propósito e forma de um sistema, explicar o
10787
funcionamento de um sistema e os seus estados observados e prever os estados futuros”
(ROUSE & MORRIS apud BORGES 1997, p. 11).
Os modelos mentais são representações que buscam descrever ou explicar o que
ocorre no mundo externo, são as representações internas do pensamento humano denominada
por Moreira (1996) de representações mentais. Tais representações mentais são formadas por
um conjunto de símbolos que buscam formas de conceber o mundo externo mentalmente e
que apresentam características gerais como destaca Normam (apud Moreira, 1996, p. 200): os
modelos mentais são inacabados, portanto incompletos; os indivíduos apresentam a
habilidade de trabalhar seus modelos diversas vezes na sua mente buscando aperfeiçoá-lo; são
inconstantes e muitas vezes vagos; não possui limites estabelecidos; não são formados ou
constituídos de ideias cientificamente corretas e principalmente os indivíduos tendem a
constituir modelos econômicos.
As representações mentais são divididas em dois grandes tipos que são as
representações analógicas e as representações proposicionais (MOREIRA, 1996). As
representações analógicas são do tipo imagem, coletiva e específica, representa “coisas” do
mundo externo, não possui regras definidas, nem específicas, por exemplo, as imagens
visuais. Já as representações proposicionais são do tipo linguagem, não específica,
individuais, abstratas, com regras definidas tendo seu conteúdo idealizado pela mente
independentemente do contexto, como exemplo as fórmulas químicas, sendo assim esse tipo
de representação é tido por Moreira (1996) como uma linguagem da mente, diferente dos
outros tipos de linguagem como a escrita e a falada, denominada por ele de ‘mentalês’. Para
Moreira (1996, p. 194) “representações proposicionais não são frases em uma certa língua.
São entidades individuais e abstratas formuladas em linguagem própria da mente”.
Porém, alguns autores consideram que as representações analógicas podem ser uma
representação proporcional, essa divisão depende da forma como os autores entendem a
funcionalidade e a forma como esses modelos mentais são formados. Neste trabalho nos
ateremos para a forma de construto representacional a teoria dos Modelos Mentais proposta
por Johnson-Laird (1983) descrita e estudada na visão de Moreira (1996) que mostra com
mais perceptibilidade a divisão do construto representacional, no qual considera ambas as
formas de representação as analógicas e as representacionais, ponderando que as “proposições
são representações de significados, totalmente abstraídos, que são verbalmente expressáveis.
Imagens são representações mais específicas que englobam muitos dos aspectos perceptivos
10788
de determinados objetos ou eventos” (MOREIRA, 1996, p. 194, grifo nosso). Dessa ótica os
modelos mentais são representações analógicas, com um determinado grau de abstração seja
de conceitos, objetos ou eventos. Portanto, na perspectiva de Johnson-Laird, segundo Moreira
(1996 p. 165) “representações proposicionais são cadeias de símbolos que correspondem à
linguagem natural, modelos mentais são análogos estruturais do mundo e imagens são
modelos vistos de um determinado ponto de vista”.
Segundo Johnson-Laird (1983) para que haja um modelo mental faz-se necessário a
existência da representação analógica, a diferença está em que um representa aspectos
particulares e o outro se caracteriza como uma representação ampla e genérica. Uma cadeira,
por exemplo, produz um modelo mental que é geral e se apropria de diferentes imagens, mas
a imagem de uma cadeira remete a um objeto específico. Portanto, o modelo mental tem
como função possibilitar o indivíduo explicar, fazer previsões sobre dado fenômeno.
Modelos mentais são, então, análogos estruturais do mundo. Seres humanos
entendem o mundo construindo modelos mentais dele em suas mentes. Entender um
evento é saber como ele é causado, o que resulta dele, como provocá-lo, influenciálo, evitá-lo (MOREIRA, 2011, p. 185).
No processo de ensino e aprendizagem o professor se utiliza de modelos conceituais
para auxiliar seus alunos na construção de seus modelos mentais e estes últimos deverão ser
moldados à medida que o indivíduo vai adquirindo conhecimento, para isso é necessário que
os modelos conceituais sejam compreensíveis, façam sentido e deem resultados (Normam,
1983). Assim sendo, o ensino se utiliza dos modelos conceituais com o objetivo de auxiliar na
formação de modelos mentais mais consistentes e plausíveis.
Johnson-Laird (1983) considera que os modelos mentais são representações
complexas e de fundamental importância para entender como se organiza e funciona a
cognição humana. Consequentemente, a relevância do estudo dos modelos mentais na
pesquisa em ensino de ciências ocorre em função da necessidade em explicar e entender como
se desenvolve o pensamento humano e principalmente como ocorre o desenvolvimento do
raciocínio humano perante determinado fenômeno ou situação, no nosso caso um fenômeno
químico.
No entanto a maioria dos professores não tem consciência nem de que estão
promovendo a formação de modelos mentais, muito menos da forma como a instrução pode
dificultar ou não o processo de construção de modelos mais consistentes e plausíveis. Isso
ocorre fundamentalmente porque alguns professores não estão familiarizados com o conceito
10789
de modelos mentais, como são formados e como a instrução poderia melhorá-los.
Consequentemente, alguns dos modelos formados em sala de aula são deficientes
cientificamente, pois a instrução não foi organizada e realizada de forma a propiciar a
constatação e posterior evolução dos mesmos.
Os modelos mentais estão diretamente relacionados à capacidade de compreensão e
raciocínio do sujeito, portanto são eles que guiam os mecanismos cognitivos que geram
explicações, descrições, inferências e reaplicações. Eles são específicos de cada indivíduo,
porém não são precisos, coerentes, nem completos. É preciso observar que essas lacunas
podem ocorrer por vários motivos tais como, a instrução inadequada, materiais didáticos que
não estimulam sua avaliação e modelos conceituais que mais se aproximam de definições a
serem memorizadas. Ou seja, no processo de ensino e aprendizagem é função do professor
desenvolver estratégias, se utilizar de metodologias, recursos e modelos conceituais que
proporcione ao aluno subsídios para a construção e evolução do seu modelo mental. Esse
conjunto de recursos se bem orientados pelo professor, torna-se um facilitador na construção
dos modelos mentais, consequentemente na aprendizagem do aluno. Por outro lado a pesquisa
nesse campo é muito complexa e difícil, devido ao objeto de estudo ser a mente do aluno,
como considera Moreira (1996, p. 211):
[...] a pesquisa nessa área é bastante difícil por duas razões: em primeiro lugar,
porque não se pode simplesmente perguntar a pessoa qual o modelo mental que ela
tem para um determinado estado de coisa, pois ela pode não ter plena consciência
desse modelo... Em segundo, por que não adianta buscar modelos mentais claros,
nítidos, elegantes, pois os modelos que as pessoas de fato têm são estruturas
confusas, mal feitas [...].
Tendo em vista as dificuldades encontradas busca-se melhorar a capacitação de
professores em formação para uma ação mais eficiente da aprendizagem por parte dos alunos
e que essa formação possibilite ao aluno apropriar-se de um saber e incorporá-lo ao seu
cognitivo, promovendo uma evolução do pensamento e, consequentemente dos seus modelos
mentais. Para isso, é preciso que o professor esteja consciente dos seus próprios modelos
mentais, somente assim, conseguirá auxiliá-los para que eles possam construir modelos
mentais mais sólidos, mas para que isso ocorra faz-se necessário que o professor tenha uma
formação inicial apropriada, domínio da matéria a ser ensinada e conhecimento das suas
próprias concepções por parte do professor, ruptura com visões simplistas, conhecimento
teórico sobre as pesquisas, como aborda Carvalho e Gil-Pérez (1993) em seu livro Formação
de Professores: tendências e inovações.
10790
Em função dessa necessidade na formação de professores, nosso objetivo neste
trabalho é identificar e conhecer os modelos mentais que um grupo de licenciandos da
Universidade Federal de Sergipe apresentam sobre o conteúdo equilíbrio químico (E.Q.),
através da utilização de um experimento, a fim de que os mesmos tomem conhecimento de
seus modelos mentais para uma possível melhoria na sua postura enquanto futuro professor. O
conteúdo E.Q. foi escolhido devido à dificuldade de aprendizagem declarada pelos
licenciandos dessa Instituição e constatado, também, por pesquisas na área de Educação em
Ciências como Júnior e Silva (2009); Machado e Aragão (1996); Quilez (2006); Pereira
(1989), indicando que o conteúdo apresenta certa dificuldade conceitual. Assim como o tema
equilíbrio químico tem sido objeto de grandes discussões e revelam preocupações que vão
desde o conhecimento acadêmico até a formação de futuros professores.
Metodologia de Pesquisa
A pesquisa foi aplicada com dezessete alunos da Universidade Federal de Sergipe
(UFS), durante as aulas da disciplina de Estágio Supervisionado em Ensino de Química
(ESEQ), é uma pesquisa de caráter qualitativo. De um modo geral, a pesquisa de cunho
qualitativo se aplica quando o pesquisador busca entender uma situação em particular, se
preocupando em retratar, identificar e interpretar respostas e opiniões, que possibilite a
compreensão de um dado fenômeno, além de procurar responder questões particulares que
levam em conta o contexto no qual os indivíduos estão inseridos. Envolve ainda, a obtenção
de dados no contato direto do pesquisador e o objeto de estudo (Lüdke e André, 1996), porém
sem interferir diretamente na qualidade das informações a partir das quais será possível
construir a análise e chegar à compreensão mais ampla do problema delineado.
A pesquisa foi dividida em três momentos, que serão descritos a seguir. Em um
primeiro momento, foi feita uma apresentação para aos licenciandos sobre a importância de se
conhecer os modelos mentais e sua relação com a formação do professor, seguida da
explanação de como seria a dinâmica das aulas e sua finalidade. No nosso caso objetivamos
identificar e compreender o processo de formação dos modelos mentais, ou ainda, a forma
como os licenciandos construíram seus modelos mentais para explicar um dado experimento
envolvendo reação em equilíbrio químico (E.Q.).
A professora formadora iniciou fornecendo elementos para auxiliar os licenciandos na
elaboração de seus modelos mentais através da instrução, pois segundo Moreira (1996) os
10791
indivíduos geram modelos mentais a partir das informações recebidas e são capazes de fazer
deduções e adaptações, sem precisar depender de recordações ou lembranças falhas, já que
esses modelos não são possíveis de serem construídos com as informações trazidas pelo
indivíduo, por se tratarem de modelos específicos de uma área de conhecimento.
O experimento foi utilizado como forma direta de investigar os modelos mentais
desses licenciandos a fim de obter de forma escrita, simbólica ou falada expressões ou
indagações que nos possibilitassem a identificação destes e os caminhos que esses alunos
escolheram na construção dos mesmos. Dessa forma, para identificar os modelos mentais é
necessário se utilizar de metodologias baseadas na ideia de que as representações mentais
podem ser moldadas a partir do conhecimento inicial e das suas interações (MOREIRA,
1996). Porém, investigar e estudar os modelos mentais não é fácil, visto que eles não estão
prontos e são muitas vezes incoerentes e confusos.
Não adianta buscar modelos mentais claros, nítidos, elegantes, pois os modelos que
as pessoas de fato têm são estruturas confusas, mal feitas, incompletas, difusas. É
com esse tipo de representação mental que o pesquisador nessa área tem que lidar e
tentar entende (Norman apud MOREIRA, 1996 p. 211).
No segundo momento foi realizado em sala o experimento envolvendo E.Q.
juntamente com os licenciandos. O experimento envolvia uma transformação química na qual
os gases NO2 (gás marrom) e N2O4 (gás incolor) apresentavam equilíbrio químico. Esses
gases eram produzidos a partir do aquecimento do nitrato de chumbo Pb(NO3)2 em estado
sólido. Em um tubo de ensaio foi colocado uma pequena quantidade de nitrato de chumbo e
vedado com uma rolha, com o auxílio de um pinça de madeira esse tubo foi aquecido até a
formação de ambos os gases (N2O4 e NO2), sendo o dióxido de nitrogênio NO2 o gás
predominante naquela temperatura, evidenciado pela coloração marrom. Durante a realização
da prática a professora formadora começou a fazer algumas indagações aos alunos sobre o
que estava acontecendo e como eles explicariam tal fenômeno.
A professora formadora, com o auxílio dos alunos, construiu as seguintes equações
químicas envolvidas na prática experimental:
Pb(NO3)2(s) → PbO2(s) + 2NO2(g)
(branco)
(amarelo)
(marrom)
Sendo que o dióxido de nitrogênio coexistia em equilíbrio químico com o gás
tetraóxido de dinitrogênio, como especificado na equação química a seguir e explicado aos
licenciandos:
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NO2(g)
N2O4
(marrom)
(incolor)
Após a realização do experimento a professora formadora começou a fazer uma
sistematização das respostas dadas pelos licenciandos, diante de suas indagações durante a
realização da prática experimental, e paralelamente a essa sistematização, uma instrução para
que os alunos pudessem começar a construir seus modelos mentais. Essa instrução foi feita
apoiada nos cinco momentos citados por Borges (1997, p. 211):
Como é o sistema? (Descrever o sistema)
De que o sistema é feito? (Descrever a estrutura do sistema)
Como ele funciona? (Explicar como funciona)
O que ele está fazendo? (Prever ou explicar o estado do sistema)
Para que ele serve? (Descrever o propósito do sistema)
No terceiro momento, os licenciandos responderam um questionário de 13 questões
abertas, questões essas elaboradas a partir dos cinco momentos citados anteriormente. As
perguntas foram elaboradas para que pudéssemos identificar e entender como esses modelos
foram criados. Todo o procedimento, desde a apresentação até momento de responderem o
questionário foi gravado em áudio e vídeo, com consentimento dos licenciandos por meio de
termo escrito e assinado, para posterior transcrição e análise dos dados.
Resultados e Discussões
Os modelos mentais identificados nos licenciandos foram categorizados em quatros
grupos principais, sendo que cada grupo ou modelo mental não é homogênio e apresenta
variações. Os modelos mentais são individuais, podendo ou não apresentar semelhanças. Os
dados foram categorizados como podemos observar na tabela 1.
Tabela 1: Categorização dos modelos mentais encontrados
Modelo
Modelo Mental
1
Modelo da mudança de estado
físico
2
Modelo da formação de produtos
distintos em determinadas
condições
Modelo da produção somente de
NO2
3
Hipótese
Os licenciandos não concebem o fenômeno
como uma transformação química, mas sim
como mudança de estado físico: de sólido
para gasoso.
Não admitem a coexistência das espécies
(N2O4 e NO2) em equilíbrio.
Não contempla a existência do gás incolor
(N2O4), ou seja, se o gás é incolor ele não
Porcentagem
29,41%
23,53%
17,64%
10793
4
Modelo da decomposição do
Pb(NO3)2
Fonte: Dados organizados pelo(s) autor(es).
existe.
Essa decomposição contempla a formação
apenas de PbO2(s) e NO2(g)
41,19%
Esses modelos foram identificados levando-se em conta as anotações dos alunos nos
questionários e as gravações feitas durante as aulas da disciplina. Durante o processo de
identificação dos modelos mentais dos licenciandos, dois aspectos foram ponderados e
considerados importantes: como o licenciando explicaria o fenômeno e como o licenciando
explicaria as mudanças visualizadas.
Observamos que a maioria dos licenciandos contemplaram o modelo 4, segundo esses
licenciandos o nitrato de chumbo se decompõe formando o dióxido de nitrogênio e o óxido de
chumbo. Neste modelo foi possível identificar que os alunos partiram da hipótese que o
sistema estará em equilíbrio quando da formação do gás marrom, que evidência a formação de
dióxido de nitrogênio (NO2), devido ao aquecimento. Sendo assim, é possível verificar que
esses alunos acreditam que o equilíbrio existente é entre as espécies sólidas, que são o óxido
de chumbo e o nitrato de chumbo, sendo que a formação do gás marrom, o dióxido de
nitrogênio, seria o indício de que o sistema estaria em equilíbrio. Johnson-Laird (1983) relata
que um modelo mental pode ser resultado da percepção visual, porém tal modelo será único e
correspondente apenas a um único estado de coisas, neste caso ao sistema apresentado em
específico.
Esse modelo até então era eficiente no que diz respeito à explicação dos produtos
formados (NO2 e o PbO2), entretanto os modelos mentais construídos até então por esses
alunos não deram contam de explicar o que ocorreria quando a temperatura fosse diminuída.
Neste momento observamos variações dos modelos mentais dos licenciandos, o que
demonstra que os modelos mentais são individuais, portanto diversos podendo ou não
apresentar semelhanças entre si (MOREIRA, 1996). As explicações dadas pelos licenciandos,
quando da mudança de temperatura e consequentemente da cor, foram: com a diminuição da
temperatura, diminui a velocidade de formação do NO2, logo a coloração se altera. Outros
mencionaram que a coloração era devido à agitação dos elétrons, como podemos observar nas
falas a seguir:
A3: “Diminuirá a coloração, pois com a diminuição da temperatura a velocidade da
reação diminui”.
10794
Este aluno ainda afirma que a mudança não é pela predominância do gás, mas por
conta do metal de transição presente no reagente, o chumbo.
A1: “Criou uma cor marrom no tubo devido a agitação dos elétrons... com o
resfriamento os elétrons voltam ao repouso”.
A10: “a cor é por causa da mudança de um estado de menor energia para um de
maior energia”.
A8: “Pela excitação dos elétrons”.
Observamos, pela análise dessas respostas elaboradas ao longo das aulas e no
questionário, alterações nos modelos inicialmente construídos por eles. Nas previsões futuras
desses licenciandos não existia a possibilidade da mudança de coloração, já que a formação
do gás seria o equilíbrio, ou seja, eles entendiam equilíbrio como o fim de um fenômeno. Para
Johnson-Laird (1983) um único modelo mental pode representar infinitos estados de coisas
porque eles podem ser revistos inúmeras vezes. Segundo Moreira (1996) os modelos mentais
são reconstruídos e reorganizados de acordo com a finalidade para qual foram criados, eles
estão em constante mudança a fim de explicar ou concluir algo. Além disso, pudemos
constatar a dificuldade desses licenciandos em observar que as espécies fazem parte de um
equilíbrio químico dinâmico, para eles as espécies em equilíbrio são o oxido de chumbo
sólido e o dióxido de nitrogênio e que os mesmos estarão em equilíbrio, quando houver a
formação de ambos os produtos.
Ao longo da aplicação do experimento e dos questionamentos, a professora formadora
trabalhou conceitos de reação, equilíbrio, entre outros na tentativa de fazer da instrução uma
forma de sistematizar e auxiliar os licenciandos na formação de seus modelos mentais.
Segundo Moreira (1996) os modelos mentais são constituídos de elementos denominados de
"tokens" que são informações dadas ao indivíduo, na tentativa de auxiliá-lo a construir
modelos mentais mais fundamentados pelas relações entre essas informações, isso permite aos
indivíduos fazerem previsões sobre um determinado fenômeno. Acrescenta ainda que a
explicação ou resolução de um problema é amenizada se o aluno manipular um modelo
mental que represente a informação relevante de forma apropriada.
Johnson-Laird (1983), discute que:
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Os modelos mentais são construídos a partir de alguns elementos básicos (tokens)
organizados em uma certa estrutura para representar um estado de coisas. [...] Como
existe um número potencialmente infinito de estados de coisas que poderiam ser
representados, mas apenas um mecanismo finito para construí-los, resulta que os
modelos devem ser construídos a partir de constituintes mais básicos (MOREIRA
2011, p. 189)
No modelo 1, os licenciandos apresentaram modelos baseados na mudança de estado
físico, uma das evidências encontradas para explicar tal modelo está no fato do reagente e dos
produtos se encontrarem em estados físicos diferentes, uma vez que o nitrato de chumbo se
encontrava no estado sólido enquanto o dióxido de nitrogênio e o tetraóxido de dinitrogênio
formados são gasosos. Como podemos observa nas falas a seguir: “Uma sublimação, vai
passar do sólido para gasoso”; “ocorre uma mudança de estado do reagente de sólido para
gasoso”.
Com base nas falas acima, evidenciamos a confusão ou dificuldade desses
licenciandos em diferenciar uma transformação física de uma transformação química. No
decorrer da prática experimental realizada, para esses licenciandos, o nitrato de chumbo
sólido quando aquecido se transforma em nitrato de chumbo gasoso, não existindo a formação
de uma nova substância. Quando questionados em que momento o sistema entra em equilíbrio
observou-se que os licenciandos se apegaram a única mudança visível, a mudança de cor
ocorrida no sólido, já que o gás era o nitrato de chumbo, só que agora gasoso.
Segundo eles o equilíbrio é atingido quando o nitrato de chumbo sólido tem sua
aparência modificada de branco para amarelo, ou seja, no momento que o sólido modificasse
sua cor original era a evidência de que o sistema estava em equilíbrio, sendo os alunos não
abordaram em nenhum momento que o sólido formado fosse uma nova substância, um dos
produtos da reação. Quando questionados a respeito da alteração da cor após o resfriamento,
os licenciandos continuaram a explicar o fenômeno se utilizando do modelo mental criado,
porém houve algumas variações com relação às explicações dadas por esses licenciandos.
Para alguns licenciandos o sólido aquecido libera o gás marrom e quando resfriado a
coloração diminui devido à troca de energia com o meio, para outros a cor marrom é por
causa do aquecimento, as moléculas se agitam dando essa coloração ao gás e quando
resfriados ficam na sua cor real, porém não formam nenhuma nova substância. Outros
licenciandos explicaram a mudança de cor afirmando que é por conta da mudança de estado
físico do nitrato de chumbo quando a temperatura é reduzida o nitrato volta a ser sólido, como
ressaltarmos nas falas a seguir:
10796
A13: “Troca de energia quando aquecido o tubo a cor escurece quando o tubo
colocado no gelo a cor do gás fica mais clara”.
A4: “com o aquecimento o gás marrom é liberado e com o resfriamento há um
clareamento da coloração do gás formado”.
A8: “Fica marrom porque o nitrato de chumbo gasoso tem essa cor, quando a
temperatura diminui o nitrato de chumbo volta a ser sólido”.
Nessa última fala, fica evidente que o aluno se utiliza do seu modelo mental para
explicar os fenômenos e as mudanças que ocorrem. Para Moreira (1996) os modelos mentais
criados têm que ser funcionais e atenderem as necessidades do criador, independente da sua
coerência com o aceito cientificamente.
Os modelos 2 e 3 foram os que apresentaram menor quantidade cada. O modelo 2,
está baseado nas interações entre as moléculas, que forma diferentes produtos dependendo das
condições a que for submetido. No aquecimento há a formação do NO2 (somente), enquanto
que durante o resfriamento forma-se somente o N2O4, porém, os licenciandos não
conseguiram explicar de que forma essas interações se davam para formarem gases distintos
em diferentes condições, se utilizando do modelo mental por eles criado, já que o reagente
utilizado e o sistema formado foram os mesmos, apenas afirmaram formar produtos
diferentes, a depender das condições a que forem submetidos, como observamos nas falas
abaixo:
A17: “irá diminuir a cor marrom, pela formação de N2O4 que é um gás incolor”.
A6: “com o aumento da temperatura forma o gás marrom, quando diminui a
temperatura forma o gás N2O4”.
Pode-se observar nessas falas que esses licenciandos não levaram em consideração a
hipótese da existência de ambos os gases, constatamos a dificuldade desses licenciandos em
entender e aceitar que duas espécies, o NO2 e o N2O4, estão presentes dentro do tubo, em
ambas as condições, aquecimento e resfriamento, em E.Q. sendo que a depender das
condições a qual o sistema for submetido, uma espécie estará em maior quantidade em relação
à outra, todavia as duas espécies coexistem ao mesmo tempo. Pode-se verificar também que a
dificuldade que esses licenciandos apresentaram para explicar tal fenômeno, demonstrando
que esses alunos não estão acostumados a serem questionados.
Já o modelo 3, contempla a produção do dióxido de nitrogênio (gás marrom) somente,
ou seja, durante o aquecimento do nitrato de chumbo há a formação apenas do NO2, os
10797
licenciandos não aceitam a existência do N2O4, tão pouco a coexistência entre os dois gases
por ser um gás incolor, não visível ao olho humano. Quando questionados sobre a mudança d
coloração quando o sistema era resfriado, os licenciandos não admitiram o invisível, ou seja,
na ausência de cor não há gás nem sua predominância em determinadas condições. Os
licenciandos tiveram dificuldade em elaborar modelos mentais para explicar “o invisível”, se
apegaram somente ao macroscópico, ao que o olho humano era capaz de perceber, o que pode
gerar uma barreira para o entendimento de diversos conceitos e fenômenos, visto que a
Química é uma ciência muito abstrata que se utiliza do imaginário para dar sentido as suas
explicações, já que muitas vezes esta não consegue conceber ideias no espaço tridimensional,
sendo seus conceitos e leis decorrentes do comportamento da natureza.
Durante a aplicação do questionário foi solicitado aos alunos que definissem equilíbrio
químico. As respostas dadas pelos licenciandos nos chamaram a atenção e mostrou
contradições em relação aos modelos mentais criados por eles, algumas das respostas
encontram-se na tabela 2, a seguir:
Tabela 2: Definições de E. Q.
Conceito de E.Q. segundo os licenciandos
“Situação em que a velocidade de formação do produto é igual à velocidade de formação dos reagentes”
“a velocidade da reação direta é a mesma da reação inversa”
“acontece usando as velocidades das reações produtos reagentes são constantes, entrando assim em
equilíbrio”.
“é um processo químico onde a velocidade da formação dos produtos é igual à velocidade da formação dos
reagentes.”
Fonte: Dados organizados pelo(s) autor(es).
A análise dessas respostas nos mostrou a contradição entre os modelos mentais
elaborados e o conceito de Equilíbrio Químico, já que Atkins (2003, p. 475) define “equilíbrio
químico dinâmico quando a velocidade das reações direta e inversa são iguais e não há
mudança na sua composição”, isso nos mostra que o conceito foi memorizado por parte dos
licenciandos e não apropriados e incorporados ao seu cognitivo. Nesse sentido, podemos
concluir que alguns dos licenciandos não compreenderam o conceito, tão pouco, levaram em
consideração essas informações, que nos pareceram memorizadas, a fim de auxiliá-lo na
construção de modelo mental mais coerente e conciso.
10798
Conclusões
As análises dos modelos mentais indicam que os licenciandos apresentam dificuldades
em compreender o conceito de E.Q. dificultando a resolução de problemas. Porém, é preciso
levar em consideração que os modelos mentais construídos pelos indivíduos sofrem
modificações e são aprimorados conforme a aquisição de conhecimento resultando em
modelos mais complexos.
Os licenciandos apresentam ainda uma confusão, no tocante a mudança de estado
físico e transformação química, os mesmos não levam em conta tais diferenças no momento
de explicar ou construir seus modelos, demonstrando as falhas na formação desses
professores.
Os licenciandos não aceitam o invisível, ou seja, as substâncias que não podem ser
visualizadas através da cor, por exemplo, não são aceitas como existentes, isso nos leva a
pensar nas dificuldades que esses alunos apresentam para compreender diversos fenômenos,
uma vez que, a Química é uma ciência abstrata e construída a partir de outros modelos que
não são palpáveis nem visíveis, exigindo a utilização do imaginário para criar modelos,
definições e explicações.
Outro ponto importante é o fato dos licenciandos não conceberem a coexistência dos
dois gases em equilíbrio, ou seja, quando a coloração fica marrom o aluno acredita existir
somente o gás dióxido de nitrogênio quando fica incolor somente a formação do tetraóxido de
dinitrogênio (N2O4), mas não acredita que as colorações dependem da predominância de cada
gás em determinada temperatura.
Os modelos mentais dos licenciandos estão muitos próximos aos pesquisados para
alunos do ensino médio. Esse fato evidência que as pesquisas em ensino de ciências não estão
sendo utilizadas na atuação dos professores formadores desses licenciandos, ou seja, os
professores formadores não contemplam esses trabalhos para a melhoria de sua atuação em
sala de aula.
Posteriormente na tentativa de aperfeiçoar esses modelos trabalharemos na melhoria
da instrução e na utilização de metodologia diversas, a fim de auxiliar os licenciandos a
evoluírem seus modelos, aproximando-se dos desejados cientificamente.
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10799
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