VALIDAÇÃO DE ROTEIRO ESTRUTURADO PARA SUA UTILIZAÇÃO COMO INSTRUMENTO DE INTERVENÇÃO NO LABORATÓRIO DIDÁTICO DE FÍSICA

## VALIDAÇÃO DE ROTEIRO ESTRUTURADO PARA SUA UTILIZAÇÃO COMO INSTRUMENTO DE INTERVENÇÃO NO LABORATÓRIO DIDÁTICO DE FÍSICA

## THE VALIDATION OF STRUCTURED SCRIPT USE FOR AS AN INTERVENTION INSTRUMENT IN THE PHYSICS TEACHING LABORATORY

## Agamenon Pereira Xavier 1 , Amanda Amantes 2

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais/campus Araçuaí, agapxavier@yahoo.com.br

2 Universidade Federal da Bahia/Instituto de Física/amandaamantes@gmail.com

## Resumo

Neste trabalho apresentamos como validamos e elaboramos um roteiro estruturado para ser utilizado como instrumento de intervenção no laboratório didático para o ensino de Pêndulo Simples no nível de Ensino Médio. O roteiro estruturado do laboratório didático compõe um dos diversos instrumentos de intervenção e coleta de dados de uma pesquisa maior. Após construção do roteiro estruturado, este foi submetido a um processo de validação por pares. Para tal validação, elaboramos um questionário que gerou dados dos quais realizamos análises estatísticas por meio do índice percentual de concordância e coeficiente kappa. Consideramos que no final do processo, obtivemos um roteiro estruturado válido para as intervenções, com finalidade de ensino, e para gerar resultados confiáveis em pesquisas futuras. Julgamos que este trabalho contribui para a comunidade de ensino de ciências, apresentando um desenho metodológico coerente para a elaboração e validação de atividades.

Palavras-chave : Metodologia; Elaboração e Validação; Roteiro Estruturado; Ensino de Física.

## Abstract

In this paper we present how we validate and elaborate a structured script to be used as an intervention instrument in the didactic laboratory for the teaching of Simple Pendulum at the high school level. The didactic laboratory's structured script is among several intervention and data collection instruments from research. In order to perform our work, the structured script was submitted to a peer validation process. For such validation, we have developed a questionnaire that generated data from which we performed statistical analyzes through the percentage index of agreement and kappa coefficient. In that perspective, we understand that, at the end of the process, we have obtained a structured script valid for the teaching purposes interventions, also generate reliable results to future research. Finally, we believe that this work may contribute to the science teaching community, presenting a coherent methodological design for the elaboration and validation of activities.

Keywords : Methodology; Elaboration and validation; Script structured; Physics teaching.

## Introdução

O laboratório didático, ao qual referimos neste trabalho, se difere do laboratório de pesquisa. Para Millar (2004), no laboratório de pesquisa, os pesquisadores exploram os limites do que é conhecido; já no laboratório didático ou de ensino, os estudantes tentam chegar a um acordo com o conhecimento já aceito. O laboratório tradicional ou Convencional (com roteiro estruturado) é o mais comum em todos os níveis de ensino, de tal forma que quando se fala em laboratório didático, é o primeiro que nos vem à mente (PINHO ALVES, 2000). Entre os pesquisadores da área de ensino, tem-se grande consenso em relação às características do laboratório tradicional. Para Hodson (1994), Pinho Alves (2000), Borges (2002) e Carvalho et al (2014), no laboratório didático tradicional os estudantes geralmente trabalham em grupos pequenos, que mesmo com uma participação ativa, a sua liberdade de ação é limitada, bem como o poder de decisão. Isto porque os estudantes acompanham a prática experimental por um texto guia ou roteiro altamente estruturado, e os passos deste roteiro levam os estudantes a um objetivo pré-determinado. De acordo com Borges (2002), o objetivo da atividade prática pode ser o de testar uma lei científica, ilustrar ideias e conceitos aprendidos nas aulas teóricas, descobrir ou formular uma lei acerca de um fenômeno específico, ver na prática o que acontece na teoria, ou aprender a utilizar algum instrumento ou técnica de laboratório específica.

Associado ao laboratório de ensino com a utilização do roteiro estruturado, a principal temática apresentada neste trabalho é a validação de instrumentos pedagógicos. Para Pasquali (2009), esta validação é de fundamental importância, pois nos dá mais garantia se estes realmente tem potencial de atingir os nossos objetivos, se acessam o conhecimento que pretendemos, se instruem da forma como planejamos e/ou se avaliam o que planejamos. No caso de pesquisas acadêmicas com fins educacionais, o processo de validação de instrumentos, em geral nos garante maior confiabilidade no acesso ao traço que queremos investigar e nos fornece maior coerência interna aos procedimentos investigativos (AMANTES, COELHO, MARINHO, 2015).

## Elaboração do Roteiro Estruturado

Para a construção da primeira versão do roteiro, baseamos em diversos roteiros de laboratório de instituições de ensino brasileiras e de roteiros disponíveis em repositórios de objetos de aprendizagem nacionais e internacionais.

Ao findar esta versão do roteiro estruturado, contendo seis procedimentos/atividades, o submetemos ao processo de validação por pares, descrito no próximo tópico. O procedimento I do roteiro estruturado relaciona o período de oscilação do Pêndulo Simples ao ângulo de abertura; o procedimento II apresenta os passos para a determinação da aceleração da gravidade local a partir de um kit experimental ou simulação computacional; o procedimento III tem como objetivo fazer com que o estudante conclua a não dependência do período e a massa do pêndulo; no procedimento IV relaciona-se o comprimento do pêndulo ao seu respectivo período; o procedimento V consiste na construção de um gráfico que

tem por objetivo fazer com que o estudante conclua que o período do Pêndulo Simples é diretamente proporcional à raiz quadrada do comprimento do fio; e por último o procedimento VI, que relaciona o conteúdo de Pêndulo Simples à conceitos de conservação da energia mecânica.

## Questionário de Validação

Para julgar o roteiro de laboratório estruturado, elaboramos um questionário de validação e submetemos à apreciação de juízes, consistindo numa validação por pares. O questionário de validação apresenta o roteiro e solicita que os juízes avaliem em relação à sua adequação ao caráter tradicional (roteiro estruturado), ao objetivo que esperamos em relação a cada procedimento; além disso, deixamos espaço para comentários e/ou sugestões.

## Figura 1. Fragmento do questionário de validação - Roteiro estruturado

Fonte: Elaborado pelo autor

Os juízes que aceitaram o convite em colaborar com a validação, receberam o roteiro, as orientações de como deveriam proceder, o link para ter acesso a um experimento virtual (simulação computacional) 1 , bem como um quadro para apreciação, abaixo de cada procedimento. Tal quadro contem três colunas, em que

avalia quanto ao objetivo daquele procedimento, a adequação ao caráter tradicional e na terceira coluna espaço livre para comentários/sugestões. A figura 1 apresenta parte do roteiro estruturado incluso ao questionário de validação; referente ao terceiro procedimento.

## Sujeitos da Pesquisa

Participaram da validação por pares 17 juízes, todos com graduação em Física, sendo 2 doutores, 2 graduados e 13 pós-graduandos (mestrandos, mestres e doutorandos). Em relação ao tempo de conclusão da graduação, tivemos que 17,6% dos juízes concluíram a graduação entre 1 e 5 anos em relação à data que participaram da pesquisa, 47% entre 6 e 10 anos de conclusão e 35,3% dos juízes haviam concluído a graduação a mais de 11 anos. Tais características dos juízes estão representadas no gráfico 1.

Gráfico 1. Perfil dos juízes - Validação do roteiro estruturado

<!-- image -->

## Resultados e discussões

Com os dados obtidos a partir do questionário de validação, realizamos algumas análises. A primeira análise realizada foi por meio do Índice Percentual de Concordância (IPC), para a concordância dos pares em relação ao caráter tradicional (roteiro estruturado); e quanto ao objetivo de cada uma das seis atividades do roteiro. O gráfico 2 mostra o percentual de concordância dos juízes no tocante à adequação do roteiro ao caráter tradicional.

Atingimos um alto índice de concordância entre os juízes em se tratando da conformidade do roteiro ao caráter tradicional (roteiro estruturado), variando entre aproximadamente 77% e 88%. Apenas 1 juiz considerou inadequada ao caráter tradicional à atividade 1, e dois juízes (11%) em relação às atividades 3 e 4. As atividades 2, 5 e 6 não foram consideradas inadequadas por nenhum dos juízes.

Gráfico 2 . Percentual de concordância entre juízes em relação ao caráter tradicionalFonte: dados da pesquisa

<!-- image -->

- O gráfico 3 apresenta o percentual de concordância dos juízes para cada uma das seis atividades/procedimentos, em relação aos objetivos que buscamos atingir com o roteiro estruturado.

Gráfico 3 . Percentual de concordância entre juízes em relação ao objetivo de cada atividadeFonte: dados da pesquisa

<!-- image -->

Houve grande dispersão da concordância para a atividade 1, sendo que aproximadamente 47% dos juízes concordaram com o objetivo 1, e o mesmo percentual com o objetivo 3. O nosso objetivo 2 corresponde ao terceiro, e concebemos que o primeiro objetivo está aquém do potencial da atividade. A atividade 5 também apresentou grande dispersão de concordância, porém o objetivo que esperávamos ter maior concordância obteve tal índice em cerca de 41%. Nas atividades 2 e 4 os resultados foram similares entre si, e a dispersão é menor comparados às atividades 1 e 5, de modo que aproximadamente 60% dos juízes consideram como os mais adequados o objetivo 2 e 3 respectivamente, o que respalda nosso entendimento. As concordâncias para as atividades 3 e 6 foram bastante semelhantes e com os mais altos índices de concordância do questionário de validação. A concordância entre juízes para estas atividades foi de aproximadamente 70%, sendo também no nosso ponto de vista os objetivos que são mais apropriados para as atividades.

A tabela 1 apresenta as concordâncias entre os 17 juízes e o pesquisador, de acordo com os coeficientes kappa. As concordâncias são para a adequação das atividades ao caráter tradicional e quanto ao objetivo de cada uma das seis atividades do roteiro.

O coeficiente kappa, proposto por Cohen (1960) é o coeficiente mais utilizado quando é necessário classificar dados em categorias nominais (FONSECA, SILVA e SILVA, 2007). O coeficiente kappa é uma medida da concordância entre dois observadores ou instrumentos que classificam uma série de unidades observacionais. Landis e Koch (1977) classificam os índices kappa em seis intervalos, variando de nenhuma concordância à concordância quase perfeita, conforme quadro 1.

Tabela 1. Coeficiente kappa - validação por pares para atividades do roteiro estruturado

C. = Coeficiente

Fonte: dados da pesquisa

O caráter tradicional do roteiro também foi confirmado com elevada concordância, conforme os coeficientes kappa. Não houve discordância, apenas 17,7% apontam concordâncias pobres e suaves, 35,2% das concordâncias são consideradas moderadas e substanciais, e um percentual de 47% de concordâncias quase perfeitas. Por outro lado, mas também em consonância com o IPC, houve grande dispersão para as concordâncias quanto aos objetivos esperados em cada atividade do roteiro. A interpretação do coeficiente kappa entre nenhuma concordância, concordância pobre e concordância suave ficou em 47%, e esse mesmo percentual para concordâncias moderada e substancial. Consideramos que tal dispersão não configura em fragilidade do roteiro de atividades, já que em alguns casos o objetivo apontado pelo juiz está além do que esperamos para aquela atividade julgada.

A terceira coluna do questionário de validação destinada aos comentários e sugestões dos juízes, respaldam o caráter tradicional do roteiro estruturado. Apresentam algumas sugestões de substituição de termos utilizados e o único comentário recorrente entre os juízes consiste na sugestão de alterar a ordem de umas das seis atividades. Outro resultado importante proveniente desses dados corresponde à atividade 6, a qual é apontada como inadequada devido à necessidade de conhecimento prévio dos princípios da conservação da energia mecânica.

## Considerações finais

Destacamos nesse trabalho a importância em desenhar bons materiais didáticos que atinjam os objetivos de ensino que almejamos. Usualmente o consenso sobre a adequação de determinadas ferramentas pedagógicas leva a aceitá-las sem avaliar se elas atendem ao objetivo que delineamos para cada aula. Dessa forma, nem sempre os materiais elaborados irão contribuir de forma significativa para aprendizagem pretendida; é necessário que eles sejam avaliados de acordo com parâmetros de ensino pré-estabelecidos, ou seja, passem por um processo de validação.

Nesse sentido, apresentamos aqui a validação de um roteiro estruturado para o ensino de pêndulo simples, o que nos apontou não só a coerência de seu conteúdo como também as inconsistências que deveriam ser ajustadas para que ele contemplasse os objetivos de ensino que propusemos para a pesquisa maior. Como consequência das análises realizadas, o roteiro de atividades passou por ajustes, houve alteração na ordem das atividades e exclusão da atividade 6. Consideramos que no final do processo, obtivemos um roteiro estruturado válido para as intervenções e para gerar resultados confiáveis em pesquisas futuras; e que este trabalho contribui para a comunidade de ensino de ciências, apresentando um desenho metodológico coerente para a elaboração e validação de atividades.

## Agradecimentos

Agradecemos aos pares que colaboraram com os dados principais deste trabalho. Ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais e ao programa de bolsa para qualificação de servidores - PBQS.

## Referências

AMANTES, A.; COELHO, G. R.; MARINHO, R. A medida nas pesquisas em educação: empregando o modelo Rasch para acessar e avaliar traços latentes. Revista Ensaio , Belo Horizonte, v. 17, n. 3, p. 657-684, Setembro 2015.

BORGES, T. A. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v. 19, n. 3, p. 291-313, Dezembro 2002.

CARVALHO, A. M. P. et al. Calor e Temperatura: Um ensino por investigação. 1ª. ed. São Paulo: Livraria da Física, 2014

COHEN, J. A coefficient of agreement for nominal scales. Educational and Psychological Measurement , n. 20, p. 37-46.

FONSECA, R.; SILVA, ; SILVA, R. Acordo inter-juízes: O caso do coeficiente kappa. Laboratório de Psicologia , Lisboa, v. 5, n. 1, p. 81-90, 2007.

HODSON, D. Hacia un enfoque más crítico del trabajo de laboratorio. Enseñanza de las Ciências , v. 12, n. 3, p. 299-313, 1994.

LANDIS, J.; KOCH, G. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics , v. 33, p. 159-174, 1977.

MILLAR, R. The role of practical work in the teaching and learning of science . University of York. Washington, p. 24. 2004.

PASQUALI, L. Psicometria. Revista da escola de Enfermagem da USP , v. 43, p. 992-999, 2009.

PINHO ALVES, J. F. Atividades experimentais: do método a prática construtivista. Tese de doutorado . Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, p. 312. 2000.