Trends of Multiple Representations in Physics Learning (2020-2025): A Systematic Literature Review

A física é frequentemente descrita como a linguagem do universo, uma forma de descrever como as coisas se movem, interagem e mudam. Mas para os alunos, essa linguagem pode parecer um código estrangeiro. Para compreender um conceito como força ou energia, um estudante deve ser capaz de alternar entre diferentes formas de ver a mesma ideia. Eles podem ler uma descrição em palavras, olhar para o desenho de um objeto em movimento, examinar um gráfico que mostra como a velocidade muda ao longo do tempo ou observar um conjunto de símbolos que descrevem a relação matematicamente. Essas diferentes formas de apresentar informações são chamadas de representações. Assim como um mapa, uma fotografia e uma descrição escrita de uma cidade dizem respeito à mesma cidade, mas de maneiras diferentes, os conceitos da física podem ser apresentados através de textos, imagens, gráficos e fórmulas. O desafio para os educadores é descobrir como usar todas essas diferentes visões juntas para ajudar os alunos a compreenderem verdadeiramente o conteúdo, em vez de apenas memorizarem regras.

Um pesquisador recentemente realizou um exame profundo sobre como essa abordagem está sendo utilizada em salas de aula ao redor do mundo. Ele queria saber o que está funcionando, o que é tendência e para onde o campo está caminhando. Para encontrar as respostas, ele reuniu uma vasta coleção de estudos científicos publicados entre 2020 e 2025. Ele começou com mais de 500 documentos de uma grande base de dados global, mas foi muito cuidadoso ao selecionar apenas os estudos que realmente testaram esses métodos com alunos do ensino médio. Após filtrar revisões e estudos que não focavam no grupo de idade correto, restaram 28 artigos de pesquisa específicos para analisar detalhadamente. Eles utilizaram ferramentas computacionais poderosas para mapear as conexões entre esses estudos, observando quais países publicavam mais, quais tópicos estavam se tornando populares e quais foram os resultados reais para os alunos envolvidos.

O pesquisador descobriu que o interesse por essa abordagem cresceu dramaticamente nos últimos anos. Após uma breve queda em 2021, provavelmente devido à pandemia global que limitou as pesquisas em sala de aula, o número de estudos saltou bruscamente, atingindo um pico em 2024. Isso sugere que professores e cientistas estão percebendo cada vez mais que mostrar um conceito de apenas uma maneira não é suficiente. Os estudos mais bem-sucedidos foram aqueles que combinaram explicações verbais com auxílios visuais, como diagramas e gráficos. De fato, quase todos os estudos revisados utilizaram palavras e imagens juntas, e a maioria também incluiu descrições matemáticas. O objetivo era ajudar os alunos a construírem uma imagem mental completa, conectando a história do que está acontecendo com o modelo visual e os números que a descrevem.

Quando o pesquisador observou quem estava realizando este trabalho, descobriu que a Indonésia se tornou um importante centro para este tipo de pesquisa, produzindo um número significativo de estudos. No entanto, os Estados Unidos ainda lideram no número total de citações, o que significa que seu trabalho é lido e referenciado por outros mais do que qualquer outro país. A análise também revelou uma mudança clara no foco dos pesquisadores. Enquanto os estudos iniciais tratavam principalmente de ajudar os alunos a compreender conceitos básicos, a pesquisa mais recente foca cada vez mais em habilidades de pensamento de nível superior. Cientistas agora utilizam essas múltiplas visões para ensinar os alunos a resolver problemas complexos, pensar criticamente e analisar dados, em vez de apenas memorizar fatos.

Uma tendência importante que surge nos últimos anos é a integração da tecnologia. Muitos dos estudos revisados utilizaram ferramentas como realidade aumentada, onde imagens digitais são sobrepostas ao mundo real, ou simulações interativas. Essas ferramentas permitem que os alunos vejam forças invisíveis, como campos magnéticos ou correntes elétricas, de uma forma que é impossível com livros didáticos padrão. O pesquisador observou que, quando essas tecnologias são bem utilizadas, podem fazer com que ideias abstratas pareçam reais e tangíveis. No entanto, o estudo também alertou que simplesmente adicionar tecnologia ou mostrar muitas imagens diferentes ao mesmo tempo não garante o sucesso. Se um aluno for apresentado a um gráfico, um diagrama e uma equação complexa ao mesmo tempo sem orientação clara, seu cérebro pode sofrer uma sobrecarga. As diferentes partes da informação podem começar a competir entre si, tornando o aprendizado mais difícil em vez de mais fácil.

O artigo também destacou uma lacuna na forma como esses métodos estão sendo utilizados. Embora muitos estudos tenham focado no ensino, menos estudos investigaram como testar os alunos utilizando essas mesmas múltiplas visões. Além disso, o pesquisador descobriu que muito poucos estudos tentaram conectar esses conceitos de física à cultura local ou à vida cotidiana nas comunidades dos alunos. A maior parte da pesquisa ainda trata a física como uma disciplina universal que é a mesma em todos os lugares, perdendo a oportunidade de usar exemplos locais para tornar o aprendizado mais significativo. O autor sugere que trabalhos futuros devem focar em criar melhores maneiras de testar a capacidade dos alunos de alternar entre diferentes visões e em projetar aulas que respeitem e utilizem os contextos culturais dos aprendizes.

Em última análise, o estudo conclui que o uso de múltiplas representações é uma ferramenta poderosa, mas não é uma solução mágica. Funciona melhor quando é cuidadosamente planejado. Os professores precisam orientar os alunos sobre como transitar de uma visão para outra, ajudando-os a perceber que as palavras, a imagem e a fórmula estão todos descrevendo a mesma realidade. Quando bem feito, essa abordagem ajuda os alunos a construírem uma compreensão mais profunda e flexível do mundo físico. A pesquisa sugere que o futuro da educação em física reside na criação de ambientes de aprendizagem que não sejam apenas visualmente ricos, mas também cognitivamente de suporte, ajudando os alunos a navegar pela complexa teia de ideias que compõem a ciência.