Definição

O mapa de conceitos é uma técnica gráfica de representação do conhecimento em que os conceitos são inseridos em nós e as relações entre eles são expressas por frases de ligação com rótulo que unem esses nós. O resultado é uma proposição: uma unidade de significado formada por dois conceitos e uma frase de ligação, como "os neurónios transmitem sinais eléctricos". Um mapa de conceitos bem construído não é uma lista reorganizada visualmente; é uma rede de afirmações verificáveis sobre como as ideias num determinado domínio se relacionam entre si.

A característica determinante que distingue os mapas de conceitos de outros organizadores gráficos é a frase de ligação. Rotular uma ligação obriga o aprendente a especificar a natureza da relação, e não apenas a reconhecer que ela existe. É precisamente nesta exigência cognitiva que a aprendizagem ocorre. As ligações cruzadas — ligações estabelecidas entre conceitos em segmentos diferentes do mapa — são consideradas o elemento de ordem superior, porque revelam um pensamento integrativo entre domínios do conhecimento.

Os mapas de conceitos podem ser utilizados como ferramenta de aprendizagem, instrumento de planificação ou instrumento de avaliação. Como avaliação, oferecem aos professores uma janela directa para os esquemas mentais dos alunos, mostrando não só o que o aluno sabe, mas também como esse conhecimento está organizado e onde residem as concepções erradas.

Contexto Histórico

Joseph D. Novak, na Universidade de Cornell, desenvolveu os mapas de conceitos no início da década de 1970 como ferramenta de investigação para acompanhar as mudanças na compreensão científica das crianças ao longo do tempo. O impulso original foi prático: a equipa de Novak estava a conduzir um estudo longitudinal de doze anos sobre aprendizagem científica e necessitava de uma forma de representar a mudança conceptual que as transcrições de entrevistas por si só não conseguiam captar. A metodologia foi formalmente descrita no livro fundador de Novak e Gowin de 1984, Learning How to Learn, publicado pela Cambridge University Press.

A base teórica de Novak foi a teoria da assimilação da aprendizagem cognitiva de David Ausubel (1963), especificamente o conceito de aprendizagem significativa — a ancoragem deliberada de novos conhecimentos a conceitos relevantes já existentes na memória de longo prazo. O princípio frequentemente citado de Ausubel resume a teoria: "O factor singular mais importante que influencia a aprendizagem é aquilo que o aprendente já sabe. Averigue isso e ensine em conformidade." Os mapas de conceitos operacionalizam este princípio ao tornarem os conhecimentos prévios visíveis.

Ao longo das décadas de 1980 e 1990, Novak e os seus colegas em Cornell refinaram os critérios de pontuação para mapas de conceitos e demonstraram a sua utilidade em diversas disciplinas científicas. No final dos anos 1990, investigadores na área da enfermagem, da engenharia e da história tinham adaptado a técnica, alargando-a muito para além da sala de aula de ciências onde surgiu. O aparecimento de ferramentas digitais na década de 2000 — incluindo o CmapTools (desenvolvido no Florida Institute for Human and Machine Cognition, para onde Novak se transferiu) — tornou o mapeamento colaborativo e iterativo viável à escala.

Princípios Fundamentais

Organização Hierárquica

O modelo original de Novak posiciona os mapas de conceitos como hierárquicos: os conceitos mais gerais e abrangentes surgem no topo, com conceitos progressivamente mais específicos abaixo. Um mapa sobre ecossistemas pode colocar "ecossistema" no vértice, com "factores bióticos" e "factores abióticos" a ramificar-se para baixo, e organismos específicos ou ciclos químicos no nível mais baixo. Esta hierarquia espelha a estrutura do conhecimento disciplinar e ajuda os aprendentes a compreender as relações de subordinação e superordenação.

Proposições como Unidades de Significado

Cada ligação com sentido num mapa de conceitos é uma proposição. "Os mamíferos são de sangue quente" é uma proposição; uma linha sem rótulo entre "mamíferos" e "sangue quente" não o é. Exigir que os alunos rotulem cada ligação transforma a actividade de mapeamento de decoração visual em construção substantiva de conhecimento. Quando um aluno não consegue nomear a relação, essa lacuna sinaliza uma compreensão incompleta que vale a pena abordar.

Ligações Cruzadas e Pensamento Integrativo

As ligações cruzadas unem conceitos em segmentos ou hierarquias diferentes do mapa. São o elemento mais difícil de gerar porque exigem que o aprendente reconheça relações que não seguem a estrutura organizacional principal. Novak identificou as ligações cruzadas como marcadores de pensamento criativo e integrativo. Um aluno que liga "respiração celular" a "combustão" com a frase "ambas libertam energia por oxidação" demonstrou uma integração de esquemas que nenhum item de escolha múltipla conseguiria revelar.

Revisão Iterativa

Os mapas de conceitos não são produtos acabados. Novak e Gowin (1984) sublinharam consistentemente que os mapas devem ser revistos à medida que a compreensão se aprofunda. O próprio processo de revisão — acrescentar nós, alterar frases de ligação, inserir ligações cruzadas — é um acto metacognitivo. Os alunos que revêem os mapas estão a praticar metacognição: a monitorizar a sua própria compreensão e a ajustar a representação do seu conhecimento em conformidade.

Construção Colaborativa

Os mapas construídos colaborativamente exigem que os alunos negociem o significado. Quando dois alunos discordam sobre como rotular uma ligação ou onde um conceito pertence na hierarquia, têm de articular o seu raciocínio, confrontar interpretações alternativas e chegar a uma compreensão partilhada. Esta negociação é uma forma de aprendizagem socialmente mediada, consistente com a zona de desenvolvimento proximal de Vygotsky.

Aplicação em Sala de Aula

Ciências no Ensino Básico: O Ciclo da Água

Uma professora do 3.º ano introduz o ciclo da água entregando aos alunos oito cartões de conceitos: evaporação, condensação, precipitação, vapor de água, nuvens, oceanos, rios e o sol. Os alunos dispõem os cartões numa folha grande, traçam ligações e escrevem uma frase de ligação em cada linha. A professora circula pela sala e pergunta: "O que é que o sol faz ao oceano?", levando os alunos a gerar "aquece", "causa evaporação" ou ligações específicas semelhantes. Os mapas resultantes revelam quais os alunos que compreendem a direccionalidade (a evaporação sobe; a precipitação desce) e quais confundem processos relacionados mas distintos. A professora fotografa o mapa de cada grupo e utiliza-o como ponto de partida para a discussão do dia seguinte.

História no Ensino Secundário: As Causas da Primeira Guerra Mundial

Um professor de história do 10.º ano pede aos alunos que construam um mapa de conceitos organizando as causas da Primeira Guerra Mundial em torno de quatro conceitos âncora: nacionalismo, imperialismo, militarismo e o sistema de alianças. Os alunos devem traçar pelo menos duas ligações cruzadas entre ramos âncora diferentes e rotular cada uma. O exercício revela se os alunos compreendem a causalidade como multidireccional: o nacionalismo alimentou o militarismo, mas o militarismo também intensificou o sentimento nacionalista. Um aluno que desenha apenas um mapa em forma de raios de roda compreendeu as causas como forças paralelas e não como forças em interacção — uma lacuna conceptual que o professor pode abordar directamente antes da avaliação da unidade.

Biologia Universitária: Função Enzimática

Num curso universitário de bioquímica do primeiro ano, os alunos constroem um mapa de conceitos antes de uma aula sobre cinética enzimática e revêem-no depois. O mapa pré-aula capta o esquema de base; a revisão pós-aula obriga os alunos a integrar novo vocabulário (substrato, centro activo, energia de activação, inibidor) numa estrutura já existente, em vez de o armazenar como factos isolados. O docente recolhe ambas as versões e compara-as: os alunos cujos mapas pós-aula apresentam mais ligações cruzadas entre estrutura enzimática e velocidade de reacção tendem a obter pontuações mais elevadas em questões de aplicação nas avaliações seguintes.

Evidências de Investigação

A meta-análise de Nesbit e Adesope de 2006, publicada na Review of Educational Research, sintetizou 55 estudos envolvendo mais de 5.800 participantes e concluiu que os mapas de conceitos produziram resultados significativamente mais elevados de retenção e transferência do que as condições de controlo, incluindo leitura, assistência a aulas, elaboração de esquemas e criação de listas. O tamanho de efeito médio para a retenção foi de 0,82 — uma vantagem substancial segundo os critérios convencionais. Os efeitos foram mais expressivos quando os alunos construíram os seus próprios mapas, em oposição ao estudo de mapas fornecidos pelos professores.

Novak e Cañas (2008), com base em três décadas de investigação com o CmapTools, documentaram que os mapas de conceitos produziram melhorias mensuráveis na aprendizagem significativa em todas as faixas etárias e disciplinas, com resultados particularmente sólidos no ensino das ciências. Notaram que os mapas construídos colaborativamente produziram mais ligações cruzadas e proposições de maior qualidade do que os mapas construídos individualmente, o que é consistente com a afirmação teórica de que a negociação social aprofunda a integração de esquemas.

Hay, Kinchin e Lygo-Baker (2008) estudaram os mapas de conceitos na educação médica e verificaram que os mapas podiam distinguir de forma fiável entre alunos com esquemas em "raios" (factos isolados agrupados em torno de um nó central) e alunos com esquemas em "rede" (conhecimento ricamente interligado). Os alunos com mapas do tipo rede superaram os do tipo raios em tarefas de raciocínio clínico, mesmo quando os resultados em conhecimento declarativo eram equivalentes. Este resultado suporta o mapa de conceitos como ferramenta de diagnóstico para a qualidade da organização do conhecimento, e não apenas para a sua quantidade.

Uma limitação consistente na literatura é a curva de aprendizagem. Novak reconheceu que os alunos necessitam de duas a três sessões de treino explícito antes de produzirem mapas que reflictam com precisão o seu conhecimento, em vez de traduzirem a sua confusão quanto ao próprio formato do mapeamento. Os estudos que introduzem os mapas de conceitos sem treino adequado tendem a mostrar tamanhos de efeito menores, o que explica alguma da variabilidade observada na literatura de investigação.

Concepções Erradas Frequentes

Os mapas de conceitos e os mapas mentais são intercambiáveis. Os mapas mentais organizam ideias em torno de um único tópico central e são adequados para a geração de ideias e a tomada de notas. Os mapas de conceitos estruturam-se em torno de proposições e podem ter múltiplos conceitos focais no vértice. A frase de ligação com rótulo é a característica definidora de um mapa de conceitos; os mapas mentais raramente a exigem. Usar os termos de forma intercambiável obscurece o propósito didáctico de cada ferramenta e leva frequentemente os professores a ignorar o requisito da frase de ligação, o que elimina o principal benefício cognitivo dos mapas de conceitos.

Um mapa mais complexo indica uma aprendizagem mais profunda. Os alunos confundem por vezes mais nós e mais linhas com melhor compreensão. Um mapa extenso com frases de ligação vagas ou ausentes reflecte um pensamento de baixa qualidade apesar da sua complexidade visual. Os critérios de pontuação de Novak valorizam as proposições (frases de ligação válidas), os níveis hierárquicos, as ligações cruzadas e os exemplos específicos. Um mapa compacto com proposições precisas e ligações cruzadas significativas obtém uma pontuação superior à de um mapa denso com ligações sem rótulo ou imprecisas. Ensinar os alunos a avaliar a qualidade do mapa — e não apenas o seu tamanho — é uma parte necessária da introdução da técnica.

Os mapas de conceitos são demasiado morosos para uso regular na sala de aula. Os professores testam frequentemente os mapas de conceitos como projecto de uma unidade inteira e concluem que são impraticáveis. Tarefas de mapeamento mais curtas e focadas podem ser concluídas em quinze a vinte minutos. Um mapa parcialmente preenchido com nós em branco ou ligações em falta (por vezes designado mapa de suporte ou mapa esqueleto) reduz o tempo de conclusão, preservando a exigência cognitiva central de gerar frases de ligação. Utilizados no início de uma aula para activar os conhecimentos prévios ou no final para consolidar a aprendizagem, os mapas de conceitos cabem nos limites normais de tempo da instrução.

Ligação à Aprendizagem Activa

O mapa de conceitos é simultaneamente uma estratégia de aprendizagem e uma metodologia de aprendizagem activa por direito próprio. A metodologia de mapa de conceitos descreve padrões específicos de facilitação para uso em sala de aula, incluindo o mapeamento por consenso de toda a turma num quadro partilhado, o mapeamento em jigsaw onde grupos constroem secções de um mapa maior, e a revelação progressiva onde o professor revela um conceito de cada vez e os alunos prevêem o que vem a seguir.

A técnica integra-se naturalmente com o pensamento hexagonal, um protocolo de discussão estruturada em que os alunos escrevem conceitos em peças hexagonais e as dispõem fisicamente de modo a que os conceitos relacionados partilhem uma aresta plana. Enquanto os mapas de conceitos tornam as ligações explícitas através de linhas com rótulo, o pensamento hexagonal faz emergir as ligações pela proximidade espacial e leva os alunos a articular a natureza da adjacência através da discussão. As duas abordagens são complementares: o pensamento hexagonal funciona bem como actividade de aquecimento de baixo risco que gera o material bruto que os alunos formalizam depois num mapa de conceitos.

Os mapas de conceitos reforçam também o pensamento crítico ao exigir que os alunos avaliem afirmações, distingam ligações fortes de ligações fracas e identifiquem onde o seu conhecimento tem lacunas. Quando um aluno não consegue rotular uma ligação, essa ausência é informativa: assinala a fronteira entre o que é sabido e o que é apenas assumido. Neste sentido, o mapa de conceitos funciona como um estímulo metacognitivo — direccionando a atenção para a estrutura e os limites da própria compreensão, da mesma forma que a prática mais ampla da metacognição encoraja os aprendentes a monitorizar e regular o seu pensamento.

Entre os organizadores gráficos, os mapas de conceitos ocupam a posição mais exigente no continuum cognitivo. As linhas cronológicas e os diagramas de Venn impõem uma estrutura que o aluno preenche; os mapas de conceitos exigem que o aluno determine a estrutura. Esta exigência gerativa é a fonte do seu poder didáctico e a razão pela qual transferem para tarefas de resolução de problemas novos de forma mais fiável do que os organizadores mais constrangidos.

Fontes

  1. Novak, J. D., & Gowin, D. B. (1984). Learning How to Learn. Cambridge University Press.
  2. Nesbit, J. C., & Adesope, O. O. (2006). Learning with concept and knowledge maps: A meta-analysis. Review of Educational Research, 76(3), 413–448.
  3. Novak, J. D., & Cañas, A. J. (2008). The theory underlying concept maps and how to construct and use them. Technical Report IHMC CmapTools 2006-01 Rev 01-2008. Florida Institute for Human and Machine Cognition.
  4. Hay, D., Kinchin, I., & Lygo-Baker, S. (2008). Making learning visible: The role of concept mapping in higher education. Studies in Higher Education, 33(3), 295–311.