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Introdução
O objetivo geral desse artigo é analisar o papel da argumentação no processo de mudança conceitual de estudantes, a partir do referencial teórico de Lakatos. Visando favorecer a compreensão das discussões realizadas no mesmo, apresentamos, inicialmente, os aspectos relevantes de 4 tópicos que, em conjunto, subsidiam nossas discussões: concepções alternativas no ensino de ciências; fundamentos da filosofia Lakatosiana; fundamentos da argumentação; e argumentação no ensino de ciências.
Concepções alternativas no ensino de ciências
Na perspectiva construtivista, um aspecto central da aprendizagem são os significados construídos pelo sujeito para dar sentido ao mundo em que vive. Porém, os sentidos que o indivíduo constrói não dependem apenas das situações que ele vivencia, mas também de suas crenças, emoções, intenções, experiências e conhecimentos prévios (Driver, 1989).
A partir da década de 1970, diversos estudos do campo da educação em ciências investigaram as ideias dos estudantes, isto é, suas concepções acerca dos conceitos e princípios científicos. Com base nesses estudos, pesquisadores desenvolveram estratégias para o ensino que favorecessem a mudança das concepções dos alunos de modo que essas estivessem coerentes com os conceitos científicos.
O modelo de mudança conceitual mais conhecido no ensino de ciências foi proposto por Posner, Strike, Hewson, e Gertzog (1982). Estes autores elaboraram uma analogia a partir das explicações de Kuhn (1996) sobre as noções de mudança de paradigmas na ciência e as modificações que são necessárias para que os alunos aprendam novos conceitos. Segundo esse modelo, são necessárias 4 condições para que aconteçam mudanças nas concepções de alunos: eles estarem insatisfeitos com a concepção prévia (o que pode ocorrer quando eles forem levados a um conflito cognitivo); a nova concepção a ser aprendida ser inteligível, isto é, os estudantes devem entendê‐la; a nova concepção ser plausível, ou seja, os alunos devem acreditar nela; e a nova concepção ser útil e aplicável em outros contextos (Vosniadou, 2008).
Segundo Vosniadou (2008), a abordagem clássica proposta por Posner et al. (1982) foi utilizada para guiar várias pesquisas e práticas instrucionais na educação em ciências por muitos anos. Porém, essa abordagem foi alvo de várias críticas, pois considera os alunos como cientistas, a aprendizagem da ciência como um processo de substituição de preconcepções por concepções científicas, e a mudança conceitual como brusca. A partir dessas e de outras críticas, outra abordagem para aprendizagem foi proposta a partir de sua consideração como uma atividade social que ocorre em um complexo mundo sociocultural (Vosniadou, 2008). Esse ponto está de acordo com as ideias de Kuhn (1996), pois a noção de paradigma proposta por ele leva em consideração o papel da comunidade científica como produtora de conhecimentos e suas mudanças.
Nesse estudo, a mudança conceitual é compreendida como um processo social (entre alunos e entre alunos e professor) que envolve a construção gradual de novos conceitos e/ou interpretações que são mais coerentes do que os conceitos prévios para explicar determinados fenômenos.
Fundamentos da filosofia Lakatosiana
Segundo a literatura, os suportes teóricos do movimento das concepções alternativas são encontrados nas bases filosóficas e psicológicas de diversos autores como: Piaget, Ausubel, Bachelard, Vygotsky, Lakatos. Nesse artigo, focamos a base filosófica de Lakatos, pois pretendemos analisar como ela pode ser utilizada como referencial teórico na análise de dados de sala de aula.
Lakatos (1970) desenvolveu o que ele denominou "Metodologia de Programa de Pesquisa Científica" com o intuito de explicar a dinâmica da ciência, avaliar um dado conhecimento como científico ou não científico, e oferecer uma orientação para pesquisas científicas futuras. O programa de pesquisa de Lakatos foi desenvolvido a partir de suas críticas às ideias do falseacionismo 1 de Popper e da irracionalidade 2 de Kuhn.
Neste programa, os elementos importantes são: o núcleo, constituído por leis científicas; a heurística negativa, que tem a função de evitar o falseamento do núcleo; o cinturão protetor, que se encontra ao redor do núcleo, constituído de hipóteses auxiliares que oferecem suporte ao impacto dos testes; e a heurística positiva, que atua no cinturão, uma vez que é constituída por "um conjunto de sugestões sobre como mudar e desenvolver as variantes refutáveis do programa de pesquisa, e sobre como modificar e sofisticar o cinturão de proteção refutável" (Lakatos, 1970, p. 165).
Lakatos (1970) explica que o progresso da ciência pode ser entendido a partir da comparação de programas de pesquisas. Para ele, o programa é considerado progressivo se o conjunto de teorias que estão sendo testadas apresenta um conteúdo empírico maior do que as teorias antigas; se as novas teorias explicam aquilo que as teorias anteriores não conseguiam explicar, isto é, as anomalias; e se as novas teorias dão suporte à previsão de novos fatos. As anomalias podem ser resolvidas de 3 maneiras distintas. Elas podem ser: solucionadas dentro do programa original; neutralizadas, isto é, solucionadas a partir de um programa independente; ou solucionadas dentro de um programa rival. As 2 primeiras maneiras não afetam o programa de pesquisa que contém a anomalia ou enigma. Porém, a terceira maneira afeta o programa de pesquisa, tornando‐o degenerativo, isto é, mal sucedido, uma vez que as teorias presentes no programa não conseguem atender os pré‐requisitos que conduzem a um programa progressivo.
Fundamentos da argumentação
De uma maneira ampla, podemos dizer que a argumentação é um processo que tem como intuito convencer outra pessoa de que nossa opinião é melhor ou mais correta em uma dada situação. Mas para que haja o convencimento, pelo menos no contexto da ciência, é importante que os sujeitos incluam na discussão dados e fatos que possam dar suporte à construção de argumentos fortes.
Deanna Kuhn defende que o argumento é constituído por 3 elementos básicos:
Afirmativa: teoria, ponto de vista, ideia ou opinião que se deseja provar.
Justificativa: razão ou causa que dá suporte à afirmativa e a conecta à evidência.
Evidência: observação, fato ou dado que oferece suporte à afirmativa (Kuhn, 1991).
Além disso, ela considera que a argumentação relaciona as esferas social e individual, uma vez que o argumento social contribui potencialmente para o desenvolvimento do argumento individual.
Neste artigo, utilizamos a ideia de argumento de D. Kuhn, pois a elaboração de argumentos pelos alunos investigados ocorreu em um contexto social, a partir de um problema que requer a consideração de evidências e justificativas para solucioná‐lo.
Argumentação no ensino de ciências
Jiménez‐Aleixandre (2010) defende que a argumentação pode contribuir sobremaneira para os objetivos da educação em ciências, pois pode favorecer o desenvolvimento do pensamento crítico. Isto porque quando o aluno usa evidências para dar suporte à sua opinião, ele compreende o porquê de suas escolhas, o que implica tomadas de decisões conscientes (Jiménez‐Aleixandre, 2010; Sá e Queiroz, 2009). A argumentação também contribui para o aluno compreender "como sabemos o que sabemos" (a origem dos conhecimentos aceitos pela ciência), o que favorece a aprendizagem de ciências de forma mais ampla (Jiménez‐Aleixandre, 2010; Osborne, 2014). Outro aspecto que a argumentação pode favorecer ao aluno é "vivenciar a prática científica", isto é, processos de construção, avaliação e comunicação do conhecimento científico gerado, o que pode contribuir para que eles construam suas ideias, não sendo apenas reprodutores ou consumidores de conhecimentos e informações produzidos por outros (Driver, Newton, e Osborne, 2000; Duschl e Osborne, 2002; Jiménez‐Aleixandre, 2010; Kuhn, 1993; Osborne, 2014). Além desses aspectos, a argumentação pode contribuir para que o aluno compreenda como a ciência é construída e como seus produtos são disseminados (Duschl e Osborne, 2002; Jiménez‐Aleixandre, 2010; Osborne, 2014; Ryu e Sandoval, 2012; Sandoval e Willwood, 2008). Finalmente, a argumentação pode contribuir para o processo de aprendizagem por favorecer a expressão do raciocínio do aluno, que geralmente é pouco acessível durante aulas tradicionais (baseadas em transmissão/assimilação) (Jiménez‐Aleixandre, 2010; Osborne, 2007, 2014). Isso colabora para que os alunos se tornem mais autônomos e reguladores do processo de aprendizagem (Jiménez‐Aleixandre, 2010). Nesse artigo, nosso foco está na relação entre a argumentação e o processo de aprendizagem.
De acordo com Kuhn et al., 2014, ensinar apenas os conhecimentos de conteúdo tradicionais para os alunos do século XXIé insuficiente. É necessário que eles também desenvolvam habilidades como as de pensar criticamente e ser reflexivo, para que sejam capazes de solucionar problemas e, assim, desempenhar seus papéis conscientemente na sociedade. Para tanto, os alunos devem ser capazes de elaborar argumentos que deem suporte às suas afirmativas com raciocínio claro e evidências relevantes, a partir da utilização adequada de fontes confiáveis, demonstrando um entendimento do tópico em questão e reconhecendo as opiniões alternativas.
Na perspectiva construtivista do ensino, a proposta de criar um ambiente argumentativo em sala de aula tem sido defendida por muitos estudiosos (Driver et al., 2000; Duschl e Osborne, 2002; Venville e Dawson, 2010). Isto porque, quando o sujeito é inserido nesse tipo de ambiente, ele pode vivenciar a prática argumentativa, ter oportunidades de desenvolver suas habilidades e a aprendizagem de conceitos científicos.
Duschl e Osborne (2002) apontam a importância da argumentação para favorecer a mudança conceitual dos alunos, reduzir o surgimento de concepções alternativas e, consequentemente, contribuir para uma melhor compreensão conceitual. Isto se justifica pelo fato de a argumentação ser um meio que favorece a mudança de grau de aceitação de uma opinião. Portanto, o desenvolvimento da argumentação em salas de aulas é essencial para que o aluno vivencie o processo de mudança conceitual, uma vez que uma boa argumentação envolve a emprego de critérios racionais para a resolução de situações que envolvam conflito entre opiniões. Além disso, Osborne (2007) enfatiza que os alunos que se engajam em responder o porquê de uma resposta incorreta ser incorreta têm a aprendizagem dos conceitos favorecida frente àqueles que apenas são apresentados à resposta tida como correta.
Venville e Dawson (2010) apontam que, quando imersos em um processo argumentativo, os alunos apresentam uma compreensão conceitual maior sobre determinado assunto do que quando não vivenciam essa prática. von Aufschnaiter, Erduran, Osborne, e Simon (2008) chegaram a uma conclusão semelhante. Segundo esses autores, os aprendizes que se engajam em situações argumentativas são mais propensos a se envolverem com o assunto e, assim, é possível esperar que eles avancem na compreensão do mesmo. Portanto, parece possível inferir que a argumentação favorece a mudança conceitual, pois fomenta o caráter dialógico das atividades e favorece o engajamento dos alunos nas discussões.
Na literatura há poucos estudos que utilizam a base filosófica de Lakatos para análise da construção do conhecimento pelos alunos (Chang e Chiu, 2008; Laburú, Arruda, e Nardi, 1998; Niaz, 1998). De entre esses trabalhos, apenas um se relaciona com argumentação (Chang e Chiu, 2008). Nesse estudo, os autores utilizam a filosofia Lakatosiana como referencial teórico para avaliar a argumentação informal, em contexto sociocientífico, de 70 graduandos. De entre os graduandos, 40 eram alunos de cursos relacionados com ciência (GC). Os pesquisadores notaram que a argumentação informal dos GC foi melhor do que a dos outros graduandos (OG), e que os GC utilizaram analogias para explicar suas ideias, enquanto os OG utilizaram um discurso de autoridade. Considerando a teoria de Lakatos, os autores propuseram que o elemento núcleo é constituído por argumentos que são protegidos por um cinturão protetor. Eles também observaram que todos os graduandos tiveram dificuldades de modificar seus pontos de vista após a participação nas atividades realizadas em grupo, o que poderia estar relacionado com o cinturão protetor que os estudantes construíram. A partir dos resultados, eles defendem a filosofia Lakatosiana como referencial promissor de análise de argumentação informal.
Considerando que Lakatos discute a dinâmica da produção do conhecimento científico, julgamos coerente utilizar este referencial para analisar a construção de conhecimento pelos alunos em um contexto em que eles foram envolvidos em práticas epistêmicas da ciência.
Objetivo
Este artigo tem como objetivo analisar o papel que a argumentação desempenha no processo de mudança conceitual de alunos do ensino médio sobre o tema interações intermoleculares, a partir do uso do referencial teórico de Lakatos como ferramenta de análise da construção do conhecimento pelos estudantes. Em especial, são discutidas as seguintes questões:
Aspectos metodológicos
Coleta de dados
Os dados utilizados neste artigo foram coletados em um estudo mais amplo que buscava investigar as relações entre argumentação e ensino fundamentado em modelagem (Mendonça e Justi, 2013). Eles foram coletados em uma turma de 2.° ano do ensino médio noturno, composta por 38 alunos, em uma escolar pública, localizada em uma cidade do sudeste do Brasil. Por ser do turno noturno, a turma era heterogênea em relação à idade, uma vez que era composta por alunos de 16‐40 anos. Além disso, os alunos não estavam acostumados com aulas que favorecessem a discussão em grupos e ainda não tinham participado de aulas que envolvessem atividades investigativas. A opção pela turma se deveu à disponibilidade da professora e ao consentimento da escola, da professora e dos alunos para a realização da pesquisa.
Todas as aulas nas quais o tema interações intermoleculares foi ensinado foram registradas em vídeo. A pesquisadora também fez notas de campo e cópia de todas as atividades escritas produzidas pelos alunos. Em função do número de câmeras disponíveis, foram acompanhados 3 grupos de estudantes, selecionados a partir da informação da professora de que eram representativos da turma.
Para o objetivo desse estudo, selecionamos apenas um grupo, o que apresentou maior riqueza de dados e, portanto, propiciou uma análise mais detalhada. Nesse artigo, usamos nomes fictícios para identificar os alunos e isso foi informado a eles no Termo de Consentimento Livre e Esclarecido que foi assinado por todos, concordando com a participação na pesquisa.
Caracterização das atividades de interações intermoleculares
Os dados coletados para esse artigo estão relacionados com as atividades 1, 2 e 3 da unidade didática planejada para ensinar interações intermoleculares a partir de modelagem (Mendonça e Justi, 2013). Quando participaram dessas atividades, os alunos já haviam vivenciado atividades similares, porém relacionadas ao tema ligações iônicas.
Na atividade 1, inicialmente, os alunos previram o que aconteceria quando iodo e grafite fossem aquecidos. Depois, eles realizaram o procedimento experimental e compararam os comportamentos dessas substâncias. Isto foi feito visando evidenciar a existência de substâncias formadas pelo mesmo tipo de ligação interatômica (covalente), mas que apresentam propriedades bastante diferentes.
Na atividade 2, a partir das evidências observadas na atividade anterior, os alunos foram solicitados a elaborar modelos que explicassem, no nível submicroscópico, a constituição dos sistemas antes, durante e após o aquecimento das substâncias grafite e iodo.
Finalmente, na atividade 3, os alunos tiveram a oportunidade de testar seus modelos frente a novas evidências empíricas (observadas a partir da reação entre iodo e amido). O experimento proposto tinha como objetivo evidenciar que o aquecimento do iodo promove a separação das moléculas de I2 (isto é, que interações intermoleculares são rompidas), e não a separação dos átomos de iodo (I‐I). Os alunos deveriam justificar, a partir das evidências, se e como seu modelo era capaz de explicar os novos dados empíricos. Caso contrário, eles deveriam reformular tais modelos. Assim, essas atividades objetivavam favorecer o entendimento de que existem interações distintas, e de que a intensidade das mesmas é bastante diferenciada. Além disso, elas propiciaram a ocorrência de várias situações argumentativas. Para mais detalhes sobre a unidade didática, consultar Mozzer, Queiroz e Justi (2007).
Referencial de análise
Para realizar a análise dos dados, inicialmente, foram identificados os argumentos presentes nas falas dos alunos e da professora, assim como seus constituintes básicos (afirmativa, justificativa e evidência). Posteriormente, considerando a definição dos principais elementos da "Metodologia dos Programas de Pesquisa" (núcleo, cinturão protetor, heurística positiva e heurística negativa) buscamos identificá‐los nessas falas e, sempre que possível, relacioná‐los aos elementos argumentativos previamente identificados. Visando favorecer a compreensão do leitor, apresentamos um exemplo (selecionado de nossos dados) de como esses relacionamentos foram estabelecidos.
Para a análise de dados, foi proposta uma representação simplificada das ideias de Lakatos (fig. 1), pois o contexto de coleta de dados envolveu uma sala de aula na qual os alunos vivenciaram uma prática científica análoga à produção de conhecimento científico.
Na tabela 1, relacionamos os elementos da filosofia Lakatosiana com os elementos da argumentação e apresentamos alguns exemplos. Nela, os trechos em itálico indicam falas dos alunos ou da professora.
Tabela 1 As relações entre os elementos da filosofia Lakatosiana e os elementos da argumentação e exemplo destas
| Elementos da filosofia Lakatosiana | Elementos e/ou aspectos relacionado à argumentação | Exemplos |
|---|---|---|
| Núcleo (toda a parte cinza) é constituído por uma ideia central | Afirmativa | Durante a fusão, as ligações interatômicas do iodo são rompidas e as do grafite não são |
| Cinturão protetor (área delimitada pela linha preta) é constituído por hipóteses auxiliares (elaboradas pelos alunos) que oferecem suporte ao núcleo | Em nossos dados, essas hipóteses são de 3 tipos1. Evidências a partir de um fenômeno2. Interpretações de evidências3. Argumento | 1. Iodo apresenta temperatura de fusão baixa e grafite apresenta temperatura de fusão alta 2. A ligação do iodo é fraca. A ligação do grafite é muito forte 3. Durante a fusão, a ligação interatômica do iodo é rompida e a do grafite não é, pois aquela é mais fraca por compartilhar apenas um elétron. A ligação do carbono é mais forte por compartilhar 4 elétrons |
| A heurística positiva é a ação que os alunos realizam para evitar que seu núcleo seja refutado. Essa ação pode ser a adição de hipóteses auxiliares para modificar o cinturão protetor de modo que ele fique coerente com o núcleo. Por isso, na figura 1 o cinturão protetor não é um círculo uniforme. | Em nossos dados, as hipóteses auxiliares são de 3 tipos: evidências a partir de um fenômeno, interpretações de evidências, e argumento | A professora refutou a hipótese auxiliar: durante o processo de rompimento da ligação, cada átomo de iodo adquire cargas opostas, isto é, positiva e negativa . No entanto, os alunos elaboraram outra hipótese: quando se rompe a ligação I‐I, cada átomo de iodo ficará com 7 elétrons , que também dá suporte ao núcleo |
| A heurística negativa é associada à resistência dos alunos em refutar seu núcleo, isto é, modificar sua concepção | Resistência dos alunos em refutar sua afirmativa | Mesmo após a professora ter refutado grande parte das hipóteses auxiliares que os alunos haviam elaborado até o momento 7 (tabela 2), eles não conseguiram modificar totalmente o núcleo durante a fusão, as ligações interatômicas do iodo são rompidas e as do grafite não são |
Todas as falas dos alunos foram analisadas buscando os elementos descritos e exemplificados na tabela 1. A partir da análise comparativa da função desses elementos em cada momento, os relacionamentos entre eles (brevemente comentados aqui e detalhados posteriormente) foram estabelecidos.
Análise de dados
Para sistematizar os dados analisados elaboramos a tabela 2, constituída por: contexto, contendo uma breve discrição dos momentos das atividades selecionados para análise; elementos da argumentação, isto é, o argumento e seus 3 elementos básicos (afirmativa, evidências e justificativas); e elementos da teoria Lakatosiana (núcleo e cinturão protetor).
Na tabela 2, há também códigos para identificar as afirmativas (A), evidências (E) e argumentos (AR) encontrados nos elementos da teoria Lakatosiana. Para estes, utilizamos os códigos (N) para o núcleo e (C) para o cinturão protetor. Para diferenciar os núcleos e os cinturões protetores, utilizamos números no índice de cada símbolo. Quando existiam várias relações no cinturão protetor, as distinguimos a partir de letras no índice (por exemplo, C2aA e C2bA). Neste caso, as 2 ideias pertencem ao mesmo cinturão, o segundo (índice 2), são afirmativas (A), porém são ideias diferentes (índices a e b).
Em algumas linhas da tabela 2 não existem elementos da argumentação. Isto acontece quando as ideias dos alunos foram expressas a partir de outras falas e/ou modelos concretos (ambos descritos na correspondente coluna "contexto").
Discussão dos resultados
No momento 1, a professora explicitou que, na atividade, os alunos deveriam: prever o comportamento do iodo e do grafite quando são submetidos ao aquecimento; realizar o experimento; elaborar explicações para o ocorrido e compará‐las com as previsões. Em seguida, ela buscou explorar e favorecer a compreensão das ideias dos alunos acerca do experimento. Era esperado que tais ideias fossem mais simples. A partir da discussão, os alunos conseguiram produzir uma afirmativa, isto é, um núcleo (N1A): "O iodo vai fundir e o grafite não vai fundir", que era sustentado por 2 afirmativas (C1aA e C1bA) relacionadas com a temperatura da chama.
No momento 2, o intuito da professora ainda era explorar as ideias dos alunos, buscando fazer com que elas se tornassem mais específicas. Para isso, ela solicitou aos alunos que relacionassem os dados empíricos com as ligações químicas das substâncias. A partir das discussões com a professora, os alunos identificaram 2 evidências, isto é, hipóteses auxiliares (iodo apresenta temperatura de fusão [TF] baixa [C2aE] e grafite apresenta TF alta [C2bE]) que favoreceram o desenvolvimento de um núcleo (N2A) mais sofisticado: "Durante a fusão, as ligações interatômicas do iodo são rompidas e as do grafite não são".
No momento 3, a professora, novamente, questionou as ideias dos alunos, porém solicitando que, a partir da elaboração de modelos, eles explicassem o porquê da atração no grafite ser maior do que a atração no iodo. Durante a discussão, ela ressaltou que o modelo deles deveria explicar porque a TF do iodo é tão menor do que a do grafite. A partir dessa discussão, os alunos conseguiram elaborar 2 afirmativas, isto é, as hipóteses auxiliares: "A ligação do iodo é fraca" (C3aA) e "A ligação do grafite é muito forte" (C3bA). Essas hipóteses foram capazes de atender o objetivo do momento 3 e eram coerentes com o núcleo N2A, desenvolvido no momento 2. Portanto, podemos inferir que o cinturão protetor oferecia mais suporte ao núcleo nesse momento do que no anterior, pois além das evidências identificadas no momento 2, houve a elaboração das hipóteses auxiliares.
No momento 4, a professora teve como objetivo modificar o núcleo (N2A). Para isso, ela direcionou a discussão para que os alunos percebessem que as ligações químicas encontradas no iodo e no grafite são de mesma natureza, isto é, covalentes. Como essa nova informação foi insuficiente para os alunos modificarem a afirmativa N2A, é possível inferir que houve uma resistência por parte destes em o alterarem (heurística negativa). Em seguida, a professora os questionou sobre como seria possível 2 substâncias com o mesmo tipo de ligação terem seus átomos unidos com intensidades diferentes. Os alunos conseguiram elaborar a hipótese auxiliar C4A ("Durante o processo de rompimento da ligação cada átomo de iodo adquire cargas opostas: positiva e negativa"), que era coerente com o núcleo (N2A) e com o questionamento da professora. Porém, esta conseguiu refutá‐la mencionando que, como os átomos de iodo são iguais, é impossível identificar a carga de cada átomo. A partir daí os alunos identificaram a hipótese auxiliar C5E (a evidência: "Os átomos que constituem a substância iodo são idênticos") que fornecia suporte ao núcleo N2A. Assim, o núcleo ficou mais protegido neste momento do que no anterior, pois o cinturão protetor passou a apresentar mais hipóteses auxiliares, na forma de evidências e afirmativas.
No momento 5, a professora estabeleceu um diálogo ressaltando que o modelo deles deveria explicar a ideia de compartilhamento de elétrons. Seu intuito era que os alunos modificassem o modelo 1 (antes e após o aquecimento, os átomos de iodo estão bem próximos; durante o aquecimento, eles se afastam, pois a ligação é fraca; os átomos de grafite permanecem juntos em todos os momentos, pois a ligação é forte), isto é, o núcleo N2A. Porém, os alunos conseguiram elaborar 2 hipóteses auxiliares (uma evidência C7E: "Quando se rompe a ligação I‐I, cada átomo de iodo fica com 7 elétrons"; e uma afirmativa C6A: "O átomo de iodo isolado tem tendência de ficar com 7 elétrons de valência"). Essas hipóteses foram coerentes com a solicitação da professora de que o modelo dos alunos explicasse as diferenças dos sistemas. Analisando a discussão, percebemos que, frente à nova informação trazida pela professora, os alunos modificaram o cinturão protetor (heurística positiva) de modo que ele ficasse coerente, tanto com a informação quanto com a afirmativa N2A, isto é, o núcleo. Além disso, observamos que houve uma evolução das ideias dos alunos entre os momentos 1‐5. Enquanto no momento 1, o cinturão protetor era composto por apenas 2 afirmativas (C1aA e C1bA) para subsidiar um núcleo menos elaborado (N1A), no momento 5 ele era constituído por 4 evidências (C2aE, C2BE, C5E e C7E) e 3 afirmativas (C3aA, C3bA e C6A) e, assim, oferecia mais suporte ao núcleo N2A (afirmativa que foi sofisticada no momento 2).
No momento 6, a professora pediu que os alunos justificassem o núcleo N2A. Para isso, eles produziram o argumento C8AR ("Durante a fusão, a ligação interatômica do iodo é rompida e a do grafite não é, pois aquela é mais fraca por compartilhar apenas um elétron. A ligação do carbono é mais forte por compartilhar 4 elétrons"). Esse foi o momento no qual o núcleo N2A estava mais protegido (heurística positiva), pois o argumento era mais complexo e completo do que as afirmativas e evidências isoladas, uma vez que envolvia a inter‐relação dessas. Portanto, podemos considerar que houve uma evolução das ideias dos alunos, pois o cinturão modificado nesse momento era mais sofisticado do que o dos momentos anteriores.
No momento 7, uma parte do argumento (C8AR) foi refutada pela professora. Consequentemente, o cinturão protetor se tornou mais frágil e ofereceu menos suporte ao núcleo N2A. Para o argumento ser refutado, a professora trouxe várias informações (evidências) que contrapunham algumas das afirmativas (N2A e C6A) e evidências (C5E, C7E) que os alunos utilizaram para formular o argumento no momento 6. Além disso, a partir dessas informações, os alunos elaboraram afirmativas (C9aA, C9bA, C9cA e C9dA) que foram condizentes com elas, e expressaram o modelo 2 ("antes e após o aquecimento, as moléculas de iodo estão próximas, durante o aquecimento as ligações interatômicas são rompidas e as moléculas são afastadas; os átomos de grafite permanecem juntos em todos os momentos"), isto é, o núcleo N3A ("Durante a fusão do iodo as ligações interatômicas são rompidas e as moléculas são afastadas; durante a fusão do grafite as ligações não são rompidas"). O cinturão protetor desse novo núcleo apresentou uma parte do argumento referente ao núcleo anterior ("Durante a fusão, as ligações interatômicas do iodo são rompidas e as do grafite não são"), o que indica resistência por parte dos alunos em refutá‐lo (heurística negativa) e outra parte constituída de novas afirmativas baseadas na ideia que "as moléculas de iodo são afastadas" que contribuíram para dar suporte ao novo núcleo (heurística positiva).
No momento 8, a outra parte do argumento (C8AR) que constituía o cinturão protetor do momento 7 foi refutada, a partir da discussão entre a professora e o aluno Igor. Para isso, ela construiu vários modelos de moléculas de I2 com bolinhas de isopor e palitos, e questionou o aluno se, com o aquecimento, as ligações seriam rompidas ou as moléculas se afastariam. Igor pegou os modelos e mostrou uma separação cada vez maior entre elas quando se passava do sólido para líquido e para gás (modelo 3). Portanto, nesse momento houve uma modificação da afirmativa, isto é, do núcleo N3A para N4A ("Durante a fusão do iodo, as moléculas de iodo são afastadas e as do grafite não são"), de modo que esse ficasse coerente com as afirmativas C9aA, C9bA, C9cA e C9dA (elaboradas no momento 7) que constituíam o cinturão protetor.
No momento 9, o grupo teve dúvidas quanto à justificativa para o afastamento das moléculas do iodo e algumas hipóteses, ainda não refutadas, relacionadas ao núcleo N2A. Isto indica que os alunos apresentaram resistência em refutar esse núcleo (heurística negativa). Com base nisso, a professora conduziu uma discussão na qual questionou se a formação do grafite era molecular (à qual os alunos responderam que não). Depois, ela perguntou se a formação não molecular do grafite influenciava sua TF ser elevada. O grupo concordou, e Igor questionou se a ligação das moléculas era fraca. A partir desse questionamento, a professora apresentou uma nova informação ("A ligação entre os átomos é forte, o que seria 'frágil' é o que liga as moléculas") que conseguiu refutar as ideias C3a e C8. Em seguida, os alunos inter‐relacionaram as afirmativas C9aA, C9bA, C9cA e C9dA e propuseram o argumento C10AR, que foi capaz de dar mais suporte ao núcleo do que as afirmativas isoladas.
No último momento, a professora recapitulou alguns aspectos da atividade anterior. Em seguida, ela mencionou que os modelos criados pelos alunos e suas ideias seriam testados, e deixou claro o que deveria ser realizado na atividade experimental. Portanto, eles deveriam testar o argumento C10AR ("Durante a fusão, as moléculas do iodo são afastadas e as do grafite não são porque a fusão desse requer mais energia [porque grafite não é molecular] e a fusão daquele requer menos energia [porque o iodo é molecular]") que constituía o cinturão protetor. Antes de realizarem o experimento, eles fizeram uma previsão do resultado do mesmo: "O iodo, no seu estado gasoso, ao entrar em contato com o amido, adquirirá uma cor preta devido à reação". Depois, eles observaram que o material ao qual o amido estava aderido tinha ficado preto devido à reação entre amido e iodo. A partir da interpretação da evidência resultante do teste, os alunos elaboram a afirmativa C11A, que foi coerente com o núcleo N4A.
Outro aspecto, que pode ser interpretado a partir da tabela 2, é a resistência (heurística negativa) por parte dos alunos à mudança conceitual, o que está de acordo com a literatura (Driver, 1989; Driver e Erickson, 1983). Os alunos permaneceram com seu núcleo inicial, isto é, com a mesma conceção, até o momento 7. Assim, grande parte das discussões envolveu a modificação do cinturão protetor (heurística positiva) de modo que ele ficasse coerente com o núcleo N4A (correspondente ao conhecimento que se esperava que os alunos construíssem na atividade), desenvolvido pelos alunos no momento 8.
A partir da tabela 2, podemos também inferir que houve uma evolução do raciocínio dos alunos, pois no início do processo eles apenas apontavam evidências isoladas. Posteriormente, além de identificar mais evidências, eles começaram a elaborar afirmativas, isto é, a interpretar essas evidências. Nos momentos 6 e 9, houve maior articulação das ideias dos alunos, uma vez que estes produziram argumentos a partir da inter‐relação entre as afirmativas e as evidências para a defesa da ideia central (núcleo), considerada mais forte. Essa evolução do raciocínio dos alunos ocorreu não só a partir da elaboração de afirmativas e da produção de argumentos para oferecer suporte ao novo núcleo, mas também com o auxílio da professora, que teve um papel fundamental como mediadora da construção do conhecimento dos alunos. Além disso, a atuação da professora foi essencial para que eles conseguissem modificar seu núcleo de modo que este fosse coerente com o conhecimento científico.
Conclusões e implicações
A primeira questão de pesquisa que norteou esse estudo foi: que relações podem ser estabelecidas entre os principais elementos da argumentação e/ou aspectos a ela relacionados e os elementos da filosofia Lakatosiana? A tabela 2 evidencia que o elemento núcleo da filosofia Lakatosiana é sempre a afirmativa que compõe o argumento (momentos 1, 2, 7, 8). Além disso, o elemento cinturão protetor é construído por hipóteses auxiliares, que podem ser 3 elementos da argumentação: evidências (momentos 2, 3, 4 e 5), afirmativas (momentos 1, 3, 4, 5, 7, 8 e 10) ou argumentos (momentos 6 e 9). Em relação ao elemento heurística positiva, este são hipóteses auxiliares que se relacionam também aos 3 elementos da argumentação: evidências (momentos 4 e 5), afirmativas (momentos 4, 5, 7 e 10) ou argumentos (momento 10). No entanto, devemos ressaltar que essas hipóteses foram elaboradas pelos alunos com o intuito de evitar que seu núcleo fosse refutado. O elemento heurístico negativa corresponde ao aspecto da argumentação "resistência dos alunos em refutar sua afirmativa" (momentos 4, 7 e 9). Essas relações podem ser estabelecidas pois, durante a discussão dos resultados, identificamos que, para dar suporte à sua ideia central, os alunos utilizaram afirmativas, evidências ou argumentos. Nos casos em que esses elementos não conseguiam oferecer suporte à ideia inicial, eles a modificavam ou apresentaram resistência a isto. Essa dinâmica da construção do conhecimento se relaciona com o que Lakatos propôs, uma vez que no programa de pesquisa, caso o cinturão protetor (hipóteses auxiliares) não consiga oferecer suporte diante dos fenômenos, o núcleo é atingido, o que resulta em o programa ser considerado degenerativo.
As relações estabelecidas no parágrafo anterior entre os elementos da filosofia Lakatosiana e os da argumentação são representados na figura 2.
Figura 2 Representação gráfica das relações entre a filosofia Lakatosiana e os elementos que constituem o argumento.
Nossa segunda questão de pesquisa é: "No contexto analisado, e segundo a filosofia Lakatosiana , como a argumentação favorece a mudança conceitual?" A discussão dos resultados suporta nossa conclusão de que a argumentação favoreceu a mudança conceitual dos alunos, o que está coerente com a literatura (Driver et al., 2000; Duschl e Osborne, 2002; Venville e Dawson, 2010; Mendonça e Justi, 2013). Isso ocorreu porque a professora explorou as ideias dos alunos, mediou as discussões e os auxiliou na construção do conhecimento no momento do discurso. Além disso, o referencial da modelagem a ajudou a pensar nos dados que contrariavam as hipóteses auxiliares dos alunos. Isso foi essencial para que eles modificassem as ideias que identificamos como constituindo os diversos núcleos defendidos por eles e os sustentassem a partir da construção de argumentos. Portanto, o referencial teórico de Lakatos foi produtivo como ferramenta de análise de dados, pois nos auxiliou a evidenciar e compreender como a argumentação favorece o processo de mudança conceitual nos alunos. Isso porque foi a partir deste referencial que identificamos os momentos em que os alunos apresentaram conflitos de opiniões com a professora, e como eles argumentavam para defender seus pontos de vistas, isto é, justificavam suas ideias. Além disso, o referencial nos propiciou compreender como a promoção e condução de situações argumentativas pela professora favoreceram a mudança conceitual nos alunos.
Considerando os aspectos discutidos anteriormente, podemos concluir também que o referencial teórico de Lakatos não só foi viável como ferramenta para fundamentar a análise da construção do conhecimento desses alunos, mas também favoreceu entender o processo de mudança conceitual e a influência da argumentação no mesmo numa perspectiva mais ampla, isto é, não restrita somente à dimensão conceitual. Isto abre novas possibilidades de pesquisa, uma vez que a análise realizada neste trabalho contemplou apenas uma situação de ensino. Caso identifiquemos os mesmos relacionamentos a partir da análise de outras situações de ensino, poderemos considerar a relevância de apresentar e discutir este referencial para professores de ciências interessados em entender melhor como ocorre a aprendizagem dos alunos.
Finalmente, o fato de o referencial teórico de Lakatos ter favorecido o entendimento do processo de mudança conceitual indica que ele pode auxiliar o professor a compreender melhor o processo de elaboração do pensamento dos seus alunos durante a sua praxe de sala de aula. Em situações de discussão de ideias controversas ou divergentes na turma, a identificação de quais delas constituem o núcleo defendido por cada aluno e seu cinturão protetor pode ser fundamental para que o professor elabore estratégias que resultem na refutação daquelas inadequadas (em termos do conhecimento que se espera que os alunos aprendam), isto é, que favoreçam a ocorrência de um processo dinâmico entre heurísticas positivas e negativas.
