MODELIZAÇÃO CONCEITUAL: UTILIZAÇÃO DE SOFTWARE DE MODELAGEM COMO ESTRATÉGIA COGNITIVA PARA CONSTRUÇÃO DE CONHECIMENTO

Dr^a Solange Capaverde Santos

UFRGS – FAPERGS

solverde@vortex.ufrgs.br

Resumo: A partir de conceituação teórica apresenta-se o resultado do trabalho desenvolvido na disciplina Estratégias Cognitivas II, do Programa de Pós-Graduação em Informática na Educação da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (PGIE/UFRGS), por um grupo de alunos de doutorado, constituídos de forma interdisciplinar. Utilizando o software Cmaps Tools IHMC Concept Map foram desenvolvidos Mapas Conceituais individuais e colaborativos com o objetivo de observar o processo de construção e apropriação do conhecimento.

Palavras-chave: Modelização conceitual; Mapa Conceitual; Aprendizagem; Trabalho colaborativo; CmapTools; Construção do conhecimento; Apropriação do conhecimento.

Natureza do trabalho: relatório de pesquisa.

Tema: Planejamento, Elaboração e Avaliação de Materiais didáticos para Educação à Distância.

1 INTRODUÇÃO

A origem deste relato foi o resultado do trabalho desenvolvido na disciplina Estratégias Cognitivas II, do Programa de Pós-Graduação em Informática na Educação da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (PGIE/UFRGS). O grupo, formado por cinco pesquisadores, constituiu-se de forma interdisciplinar, envolvendo diferentes áreas do conhecimento. A proposta da disciplina foi a elaboração de Mapas Conceituais sobre temas variados, desenvolvidos tanto de forma individual como de forma colaborativa, resultado da compreensão de que produtos assim gerados apresentariam um grau maior de riqueza intelectual e permitiriam melhor exposição e apreensão do conhecimento produzido pelo grupo.

A ferramenta pedagógica utilizada para a construção dos Mapas Conceituais foi o software Cmaps Tools IHMC Concept Map, desenvolvido pelo Institute of Human and Machine Cognition, da UWF (Universidade de West Florida) e cedido para utilização dos alunos da UFRGS mediante acordo entre servidor e cliente.

2 MAPAS CONCEITUAIS

A utilização de Mapas Conceituais envolve a técnica de representar conhecimento através de grafos na forma de uma rede de conceitos. Tal rede constitui-se de nós e links, onde os nós representam os conceitos e as ligações, as relações entre eles.

Novak (2001, p. 1) define conceito como “uma regularidade percebida em eventos ou objetos, ou gravações de eventos ou objetos, identificados por um rótulo”. A maioria dos conceitos, em sua teoria, é representada por uma palavra ou um símbolo. Um evento significa um acontecimento natural ou provocado. Para este autor, proposição envolve relações significativas entre conceitos, ou seja, uma unidade semântica formada pela ligação entre dois ou mais termos conceituais. A psicologia da aprendizagem proposta por David Ausubel tem como idéia fundamental pressupostos da Psicologia Cognitiva de que a aprendizagem ocorre por assimilação de novos conceitos e proposições sobre proposições conceituais já existentes no aprendiz. A questão fundamental seria relativa a como se origina o primeiro conceito. Esta discussão tem envolvido pesquisadores das Ciências Cognitivas e de outras ciências anteriores a ela. É um assunto de extrema importância, mas que não faz parte dos propósitos desta investigação, que considera que o indivíduo já realizou múltiplas aquisições, mediadas pelos mais diversos instrumentos que permitem a aprendizagem, sendo um deles, os Mapas Conceituais.

Os Mapas Conceituais podem ser construídos de forma uni, bi ou multidimensional. O formato unidimensional obedece a um encadeamento linear de conceitos e limita-se a uma associação seqüencial de idéias. O formato bidimensional, usado pelo grupo neste estudo, permite categorizar conceitos e ligações, produzindo associações das mais simples às mais específicas, bem como organizando a representação em categorias relacionadas de forma causal ou temporal. Os formatos de hipertextos, possibilitados pela internet, apresentam-se de forma multidimensional.

Para Novak (1996) um Mapa Conceitual constitui-se em um conjunto de conceitos inter-relacionados, segundo uma estrutura hierárquica proposicional e permite, através de recursos gráficos, enfatizar as relações mais importantes entre conceitos. Considera-se um Mapa Conceitual uma maneira alternativa de estruturar e representar informações de forma relacional e modular, integrando e inter-relacionando conceitos, identificando protótipos, semiotizando o percurso que conduziu à sua construção.

Ausubel (1963) considera que os Mapas Conceituais podem ser utilizados como instrumentos para promover a diferenciação conceitual progressiva, bem como a reconciliação integrativa. Isto significa que cada indivíduo vai utilizando sua bagagem cultural, reelaborando significantes e significados, realizando as relações necessárias para dar sentido aos acontecimentos ou objetos específicos de um dado cenário que envolva a construção de conceitos. Um mapa conceitual pode também ser pensado como uma ferramenta para negociar significados, o que é feito através de proposições – dois ou mais conceitos ligados por palavras em uma unidade semântica – que expressam significados atribuídos às relações entre conceitos.

Amoretti e Tarouco (2000) apresentam as propriedades básicas que caracterizam os Mapas Conceituais, onde a forma de representar determinado conhecimento fundamenta-se: na tipicalidade dos conceitos envolvidos – realçando a representatividade dos mesmos para o grupo cultural que o está empregando; no nível de abstração envolvido na categorização das informações – pela estruturação hierárquica de conceitos que permite associações, disposição em classes e sub-classes e identificação de suas propriedades, a partir de conceitos prototípicos; na flexibilidade na modelagem de fenômenos cognitivos – onde a rede que constitui o mapa simula a cognição humana, por associações entre propriedades de conceitos que permitem uma representação aberta do conhecimento; na presença dos planos inferencial e referencial – onde os conhecimentos são hierarquizados nesta representação, através de um componente terminológico e um componente lógico, que permitem transitar semiologicamente através do mapa conceitual.

Para a semiótica, o sistema cognitivo apresenta-se em um cenário constituído por objetos em um dado ambiente. Objetos estes caracterizados por suas propriedades que são variáveis: podem ser criados, destruídos, alterados e representados. Portanto, o sistema cognitivo pode ser encarado como um sistema que admite uma unidade de entrada de informações que caracterizam um objeto e, através de representações, modela-o. A dinamicidade deste modelo interno do sistema cognitivo permite alterações nos atributos, bem como a inclusão e a exclusão de objetos. A saída de objetos do sistema cognitivo se dá através de uma unidade – interface – e permitem atuar sobre o meio externo, transformando-o. Esta transformação inclui modificações planejadas e desenvolvidas pelo sistema cognitivo ao dar significação aos objetos enquanto processados em suas unidades internas semiotizadas.

Aprender sobre a natureza e a estrutura do conhecimento permite aos aprendizes perceber como aprendem, e, assim, desenvolver estratégias cognitivas para a construção de novos conhecimentos. Aprendizagem e conhecimento diferem em sua conceituação. Novak e Gowin (1996, p.21) colocam que “A aprendizagem é pessoal e idiossincrática; o conhecimento é público e compartilhado”, de modo que a construção colaborativa de mapas conceituais representa uma estratégia cognitiva, disponível aos educadores em seus ambientes de aprendizagem, capaz de promover a integração de idéias através de ações colaborativas e cooperativas, respeitando as individualidades de cada um, com vistas ao fortalecimento do coletivo. Isto significa a valorização da inteligência coletiva e distribuída.

As contribuições individuais mesclam-se, como resultado da reflexão sobre cada proposição decorrente do reconhecimento de novas relações que emergem do coletivo. Neste caso, a aprendizagem significativa pressupõe que novos conceitos são subsumidos por outros mais amplos, mais inclusivos, o que conduz à hierarquização dos mapas conceituais, onde à medida que os conceitos vão se tornando mais específicos, menos inclusivos, vão ocupando níveis mais inferiores em um Mapa Conceitual. Na disciplina de Estratégias Cognitivas II adotou-se o modelo de Mapa Conceitual, constituído por uma coluna central – Eixo das Categorias – com categorias dispostas em níveis hierárquicos decrescentes e por colunas laterais, onde são colocadas características e/ou propriedades associadas a cada conceito. Um exemplo desta estrutura pode ser visto na Figura 1, produzida sobre o tema Memória Dinâmica, proposto por Schank (1999). Outro está representado na Figura 2, realizada colaborativamente pelo grupo de pesquisadores, sobre o tema Lembranças, abordado por Schank (1999). Estas produções permitiram ao grupo expor representações explícitas e manifestas de conceitos e proposições próprias que foram reelaboradas pela troca de idéias e negociação de significados cognitivos, que implicaram em reflexões, diálogos, trocas, compartilhamento e consenso na elaboração de conceitos e de palavras de ligação. Conceitos e palavras de ligação, embora sejam ambos importantes figuras de linguagem, assumem diferentes papéis na constituição de significados.

Figura 1 – Mapa Conceitual sobre Memória Dinâmica, de Schank (1999).

Figura 2 – Mapa Conceitual produzido colaborativamente, com base no Capítulo 2, de Schank (1999)

Os exemplos anteriores permitem observar que, nos Mapas Conceituais, os nós – conceitos – e os links são rotulados e direcionados para categorias por relações causais ou temporais. Tais mapas podem servir para os mais diversos propósitos: como gerador de idéias (brain storming); para fazer o design de idéias complexas ou para comunicá-las; como auxiliar na aprendizagem ao permitir visualizar a integração entre novos e antigos conhecimentos; para acessar a compreensão de uma seqüência de conceitos e suas relações; para diagnosticar metacompreensão de alguns temas, entre outras possibilidades que a criatividade dos aprendizes – educadores e educandos – poderá produzir, promovendo a aprendizagem pela assimilação de novos conceitos e proposições em estruturas cognitivas já existentes. Um Mapa Mental é único e particular de um indivíduo, e pode ser representado por mais de um Mapa Conceitual. Considera-se oportuno fazer esta colocação, pois se encontram, na literatura consultada, algumas controvérsias relativas a estes dois conceitos.

Durante o aprendizado de construir Mapas Conceituais, deve-se iniciar com uma área de conhecimento que seja bem familiar, pois as estruturas hierárquicas destes mapas dependem do contexto onde serão usados. O problema ou questão particular a aprender deve pertencer a um domínio delimitado, onde serão identificados os conceitos-chave aplicáveis ao domínio, listados e ordenados do mais geral ao mais específico. Este é o processo que permitirá a construção de um mapa preliminar, que poderá passar por refinamentos, até traduzir corretamente os conceitos e as proposições enfocadas. O processo de construção de Mapas Conceituais pode ser utilizado como uma poderosa ferramenta de avaliação da performance cognitiva do aprendiz, bem como um facilitador da aprendizagem colaborativa, como foi possível constatar no decurso deste fazer investigatório ou, ainda, como um modo de sumarizar conhecimentos adquiridos pelos aprendizes sobre um dado assunto.

Como auxiliar do processo de construção de Mapas Conceituais, pode-se utilizar um software computacional para facilitar os procedimentos de reconstrução, já que, a partir do momento em que se passa a utilizar estes mapas, percebe-se que eles nunca estarão completamente acabados. Isto se justifica no momento que se observa que nosso olhar não será o mesmo a cada vez que o dirigirmos ao mapa produzido. O mapa “final” poderá incluir links cruzados que relacionam diferentes domínios do conhecimento. Para tanto, faz-se necessário identificar, com clareza, as palavras de ligação que conectam os conceitos.

Os Mapas Conceituais permitem uma interface elegante e fácil de compreender para navegar em um sistema multimídia. Quando o usuário está familiarizado com a estrutura hierarquizada destes mapas, ele poderá selecionar, em cada nó, um menu de ícones, relacionados ao conceito do nó e nos mais diversos meios, tais como: textos, áudio, vídeo, imagens ou outros Mapas Conceituais. Este tipo de navegação, orientada por um Mapa Conceitual, aparece como a solução que elimina o problema “lost in cyberspace”, tão comum em sistemas multimídia e na navegação na Web, por incluir ligações bem definidas, relacionando conceitos e proposições.

3 PRODUÇÃO COLABORATIVA DE MAPAS CONCEITUAIS

Sabe-se que, em educação, o modelo de "transferência de conhecimento", na qual o professor se apresenta diversas vezes frente a um grupo de estudantes e transmite suas lições de forma presencial, mostra-se cada vez menos efetivo. As novas tecnologias e as novas formas de trabalho estão exigindo mais interação e colaboração, sendo estes os aspectos que podem ter maior impacto na educação. O desenvolvimento de ambientes nos quais os estudantes possam interagir e colaborar para a construção de seu conhecimento é um processo recente. Na construção de mapas conceituais são múltiplas as possibilidades de colaboração. Para Cañas (1998), construir um mapa é uma atividade cognitiva que viabiliza ao estudante criar uma variação do mapa de outro estudante, possibilitando comparar as diferenças entre ambos. O contraste de modelos de conhecimento pode levar ã discussões interessantes. Por outro lado, o sistema deve permitir que os estudantes contruam, publiquem e compartilhem os seus próprios modelos, permitindo que outros possam interagir sobre os modelos dos demais. Neste sentido, Amoretti e Tarouco (2000) afirmam: "Na interação com o software o estudante tem um grande envolvimento pessoal na aprendizagem constituindo por estas características, uma pedagogia ativa, na qual os alunos podem elaborar suas conclusões sobre determinado conhecimento a partir da criação de mapas conceituais individuais".

Com o intuito de organizar, classificar e categorizar os conceitos comuns através de protótipos que visam a representação de uma categoria, construída ou não por similaridade ideológica usou-se, como ferramenta pedagógica, o CMap Tools IHMC Concept Map Software, desenvolvido pelo Institute for Human and Machine Cognition, da Universidade de West Florida (UWF). O uso de tal ferramenta evidenciou desvios cognitivos, também presentes em cada uma das representações individuais, conduzindo a um processo de discussão, aceitação e reconstrução do conhecimento anterior, no momento de transformação do mapa individual em colaborativo. Este reconstruir, dentro desta troca coletiva de saberes, identifica a idéia de que os mapas conceituais são usados para ajudar os estudantes a "aprender como aprender", tornado evidentes as estruturas cognitivas e o conhecimento auto-construído, relatado por Cañas et al. (1999).

Neste sentido, o mesmo autor afirma que na construção deste tipo de projetos por estudantes o enfoque construtivista enfatiza a construção de um novo conhecimento e maneiras de pensar mediante a exploração e a manipulação ativa de objetos e idéias, tanto abstratas quanto concretas. Outro aspecto que se identifica é que o mapa colaborativo leva a contaminação de um sujeito pelo outro. Esta situação foi perfeitamente percebida na medida em que o mapa individual, transformado em coletivo, trouxe acréscimos de níveis e categorias, bem como o enriquecimento do número de propriedades vinculadas a cada conceito. A soma dos saberes individuais transformou o conhecimento coletivo. Os estereótipos - dimensão cognitiva do pré-conceito – mostraram-se presentes nos mapas colaborativos. A visão estereotipada, pré-concebida, parcial, a partir da percepção cultural é percebida na semelhança mostrada nos atributos escolhidos individualmente e compartilhadas pelo grupo. Nesta experiência o grupo vivenciou a criação de um mapa individual, no qual utilizou seus conhecimentos pessoais, sua similaridade ideológica e seus esteriotipos para compor uma primeira figura e, posteriormente, teve que compartilhar este conhecimento com os demais, discutir seus estereótipos e negociar os desvios cognitivos para o estabelecimento do mapa colaborativo.

O sujeito, enquanto indivíduo, age de forma similar quando se trata de estratégia cognitiva. Para apropriar-se do conhecimento ele decide qual script é relevante para aquele uso específico, traçando um plano onde a tática permite que chegue aos objetivos visados. A tática, por sua vez, é um esquema mental consciente, envolvendo competências passionais, cognitivas e motoras, que resulta numa ação, desencadeando as operações julgadas necessárias para a consecução do objetivo. Também, similarmente às bibliotecas e sistemas de informação, a repetição das situações tornará os esquemas mentais e scripts cada vez mais elaborados permitindo, cada vez com maior facilidade, que as estratégias cognitivas transformem informação em conhecimento. Muda-se, desta forma o paradigma de "transferência de conhecimento" para o de "construção e apropriação de conhecimento".

4 CONCLUSÃO

Sabe-se que as Ciências Cognitivas têm como objeto de estudo os processos gerais que regem o tratamento da informação, a percepção, o armazenamento, a recuperação e a utilização da informação, bem como as formas como se organizam as representações das atividades no tratamento da informação. A organização conceitual, que está diretamente relacionada com a capacidade de aprender, supõe a assimilação de novas informações, sua estocagem e sua acomodação. A percepção, o raciocínio, a aprendizagem, a linguagem, a comunicação, a organização conceitual e a ação finalizada, são aspectos que fazem parte das Ciências Cognitivas. Uma ferramenta eficaz que pode ser adotada para desenvolver estes estudos dentro das Ciências Cognitivas é os Mapas Conceituais. A representação do conhecimento, sob a forma de Mapas Conceituais, é uma maneira alternativa de estruturar a informação.

Para Amoretti et al. (2000, p. 106),

... no mapa conceitual o conhecimento é representado sob a forma de conceitos organizados de forma relacional e modular, em classes e subclasses em que os nós, arquétipos cognitivos ou protótipos integram os actantes e seus atributos. Desta forma, o protótipo é uma representação mental de um exemplar de uma categoria de estímulos que visa a representação de um exemplar genérico a um determinado grupo social.

Observa-se, portanto, que os Mapas Conceituais podem ser usados como um instrumento que se aplica a diversas áreas e níveis do ensino e da aprendizagem, como planejamento de currículos, sistemas, pesquisas em educação e projetos interdisciplinares.

No entender de Amoretti et al. (2000, p. 106)

... o uso de Mapas Conceituais na educação está baseada na idéia fundamental da Psicologia Cognitiva de Ausubel que estabelece que a aprendizagem ocorre por assimilação de novos conceitos e proposições na estrutura cognitiva do aluno. Novas idéias e informações são aprendidas, na medida em que existem pontos de ancoragem. Aprendizagem implica em modificações na estrutura cognitiva e não apenas em acréscimos.

Cultura, mentalidade e expectativa de qualquer pessoa são frutos de uma história vivida no seio de uma ou várias famílias, resultado de sua participação dentro de grupos sociais, étnicos, de gênero, de condicionamentos geográficos, históricos, biológicos. Por isto, para compreender qualquer fenômeno social, é imprescindível levar em consideração informações relativas a todas estas dimensões e áreas do conhecimento, de forma inter-relacionada e integrada. Nesta perspectiva, pressupõe-se que o indivíduo constrói seu conhecimento partindo da sua predisposição afetiva e seus acertos individuais.

Neste contexto, os Mapas Conceituais tornam significativa a aprendizagem do sujeito, que transforma o conhecimento multidimensional sistematizado em conteúdo curricular, estabelecendo ligações deste novo conhecimento com os conceitos multidisciplinares relevantes que já possui. É o que afirma Amoretti (2001) quando expressa:

... os conceitos ficam armazenados na memória de longo prazo, refletindo as experiências vividas pelo sujeito ao longo da sua vida. São esquemas e como tal possuem as características básicas dos esquemas, tais como o de necessitarem de um estímulo interno ou externo para serem ativados e conservarem-se na memória a longo termo.

Aprende-se algumas coisas pela experiência, onde exercita-se o potencial de inferir a partir de tentativas e erros. Aprende-se, também, por imitação e por treinamento, mas em todas estas formas de aprender, o aprendizado dá-se pela fixação de um conjunto de informações na memória, informações estruturadas e relacionadas a outras, portanto, informações organizadas – representações mentais.

Os modelos conceituais são delineados, projetados, por sujeitos que usam modelos mentais, para facilitar a compreensão de sistemas físicos por parte de outras pessoas que também utilizam modelos mentais. No ensino, o professor utiliza-se de modelos conceituais e espera que o aprendiz construa modelos mentais consistentes com estes modelos conceituais que, por sua vez, devem ser consistentes com os sistemas físicos modelados. Os modelos conceituais são, portanto, instrumentais, meios e não fins. O objetivo da aprendizagem é, através de modelos conceituais, levar o aprendiz a formar modelos mentais adequados – consistentes com os próprios modelos conceituais – de sistemas físicos. Ou seja, a mente humana opera só com modelos mentais, porém, modelos conceituais podem ajudar na construção de modelos mentais que explicam e predizem consistentemente com o conhecimento aceito em uma certa área.

A construção de Mapas Conceituais pode ser uma das estratégias cognitivas que conduzem à aprendizagem, pois objetiva desenvolver nos aprendizes a capacidade de aprender acerca da aprendizagem humana, da natureza do conhecimento e das possibilidades de elaboração e produção colaborativa de conhecimentos. As experiências individuais, interativas e colaborativas vividas por este grupo de pesquisa comprovaram a aquisição de um grau maior de riqueza intelectual entre seus participantes, bem como confirmaram a possibilidade de melhor exposição e apreensão do conhecimento produzido pelo grupo.

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