INVESTIGAÇAO DA CONCEPÇAO DE ESTUDANTES UNIVERSITARIOS SOBRE CIRCUITOS ELÉTRICOS

## INVESTIGAÇÃO DA CONCEPÇÃO DE ESTUDANTES UNUNIVERSITÁRIOS SOBRE CIRCUITOS E ELÉTRICOS

Gláucia Grüninger Gomes Costa 1 [profafisica@gmail.com] Henrique Bezerra Cardoso 2 [henriquebez@hotmail.com]m] Tomaz Catunda 3 [tomaz@z@if.sc.usp.br]r]

1 E.E.Prof. José Juliano Neto – Secretaria de Educação do Estado de São Paulo 2 FANAT - UERN 3 IFSC – USP

## RESUMO

Neste trabalho verificamos a necessidade de uma reformulação da metodologia utilizada, nos cursos de terceiro grau, quanto ao tópico Circuitos Elétricos. Essa verificação foi i feita através de uma questão sobre Circuitos Simples, que foi aplicada a . estudantes tanto do curso de bacharelado como de licenciatura em Física, de três u niversidades públicas, Instituto de Física de São Carlos-USP, envolvendo 165 estudantes dos cursos de Física, Engenharias, Química, Matemática e Computação; Universidade Federal de São Carlos, que englobou 13 estudantes da Licenciatura em Ensino de Física; e, Universidade Estadual do Rio Grande do Norte, onde participaram 14 estudantes do curso de Física. Ele foi aplicado no final do semestre das disciplinas: Laboratório de Física III, Física III , Eletromagnetismo, como também para um grupo de estudantes que estavam fazendo a disciplina Prática de Ensino de Física .

O resultado obtido no teste nos mostrou que apapenas uma pequena parte dos estudantes (14,58%) adquiriu o conhecimento conceitual suficiente para poderem analisar Circuitos Simples, sem a necessidade de fazer cálculos.

Através de uma a análise inicial das respostas dadas, observamos que os estudantes demonstram dificuldades conceituais e de raciocínio. Dificuldades em relação ao conceito de corrente, ao conceito de diferença de potencial, à diferenciação entre potencial e diferença de potencial, bem como uma falta de um modelo conceitual para analilisar circuitos.

Uma segunda parte do trabalho , e que deve ser gerada a com base em uma análise mais detalhada das dificuldades apresentadas, envolve o desenvolvimento de atividades e materiais didáticos, fundamentados em uma metodologia alternativa , que privilegiem a parte conceitual, mas sem descartar a sua parte algébrica, e que se designam m a diminuir as dificuldades exibidas pelos estudantes fornecendo uma aprendizagem significativa .

## INTRODUÇÃO

- O desenvolvimento tecno -científico atual, exige profissionais que tenham uma base conceitual sólida a e não apenas algébrica. Assim, o objetivo de nossa pesquisa está em desenvolver atividades e materiais didáticos , fundamentados em uma metodologia alternativa, que permitam facilitar a compreensão dos conceitos físicos, levando, deste modo, a uma aprendizagem significativa do estudante .

Para tanto , inicialmente estamos fazendo uma investigação da concepção dos estudantes universitários sobre Circuitos Elétricos. Este tema tem seu desenvolvimento iniciado no ensino m édio e posteriormente é retomado nos cursos de terceiro grau, tanto no bacharelado, quanto na licenciatura, bem como nos cursos tecnológicos da área de ciências exatas.

Para verificar ar r a compreensão dos conceitos básicos envolvidos no tópico escolhido, o instrumento utilizado foi i uma questão conceitual l aplicada a 192 alunos , tanto do curso de Bacharelado como de Licenciatura em Física, de três universidades públicas . Instituto de Física de São Carlos -USP, envolvendo 165 estudantes dos cursos de Física, Engenharias, Química, Matemática e Computação; Universidade Federal de São Carlos, que englobou 13 estudantes da Licenciatura em Ensino de Física; e, Universidade Estadual do Rio Grande do Norte, onde participaram 14 estudantes do curso de Física. Ela la a foi aplicada a ao final do primeiro semestre de 2006, e assim no final do semestre das disciplinas: Laboratório de Física III, onde o objetivo principal é a veverificação experimental das Leis da Eletricidade e Magnetismo; Física III, cujo objetivo é desenvolver a teoria básica da eletricidade e magnetismo, com aplicações na resolução de problemas simples, de alta simetria; Eletromagnetismo com o objetivo proposto sendo o desenvolvimento das equações básicas de Eletromagnetismo (Equações de Maxwell) e suas conseqüências e aplicações; como também para um grupo de estudantes que estavam fazendo a disciplina Prática de Ensino de Física, e e assim m já estão se preparando para lecionar Física em escolas do ensino médio .

## O INSTRUMENTO UTILIZADO

Para esse trabalho o instrumento escolhlhido foi uma questão conceitual, l, que pode ser r vista na Figura 1. Ela consta de três Circuitos Simples onde foi pedido que se ordenasse a luminosidade das lâmpadas , constituintes dos circuitos, observando que elalas são iguais e a tensão fornecida aos circuitos é constante. Solicitouuse, também, que se explicasse o raciocínio utilizado .

Uma lâmpada nada mais é do que uma resistência. Se essa lâmpada for ideal significa que a sua resistência é aproximadamente constante e desta forma obedece à Lei de Ohm.

Suponhnha 4 (quatro) lâmpadas idênticas e ideais (A,B,C,D) e uma bateria ideal (0V)V), compondo os circuitos, nos esquemas (I, II, III) abaixo. Para cada caso [(I), (II) e (III)], classifique as lâmpadas, por ordem de luminosidade. Explique sucintamente o seu raciocínio em cada caso.

Figura 1 - - Questão aplicada para a verificação do conhecimento conceitual dos estudantes universitários sobre Circuitos Simples

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Para a análise de cada uma das questões é necessário que os estudantes tetenham assimilado os conceitos básicos de circuitos s elétricos s em série e em paralelo, corrente elétrica, potencial elétrico e diferença de potencial.

Na parte (I) da questão, basta saber que em um circuito elétrico série a corrente que passa pelos componentes é sempre a mesma, assim a luminosidade das lâmpadas em série é igual. E, que em um circuito paralelo ela se divide, e também, a luminosidade das lâmpadas é igual. l. Como a bateria é ideal, a tensão se mantém constante, e a a luminosidade das lâmpadas do circuito em paralelo é maior que as do circuito série, ou seja: LC LC = LD LD &gt; LA LA = LBLB .

Na parte (II) da questão, apenas se juntou, em um circuito paralelo, os dois circuitos anteriores, assim a ordem da luminosidade é a mesma, pelas mesmas justificativas vistas na parte (I), ou seja , a das lâmpadas colocadas em paralelo é maior que as colocadas em série, isto é: LC LC = LD LD &gt; LA LA = LBLB .

Na parte (III) da questão colocou-u-se em série uma lâmpada com o circuito em paralelo composto de duas lâmpadas. Nesse caso, como a corrente que passa pela lâmpada A é maior, visto que nas lâmpadas C e D ela se divide, sua luminosidade também será maior, assim: LALA&gt;LC LC = LDLD

## ANÁLISE DAS RESPOSTAS

Na parte (I) da questão, onde se tem um circuito em série e um em paralelo, cada um composto por duas lâmpadas, obtivemos que 60 (31,25%) dos estudantes acertaram, m, mas apenas 55 (28,65%) acertaram m e justificaram corretamente. O restante forneceu u 14 respostas diferentes, que estão colocadas na Tabela I .

Na parte (II) da questão, onde se juntou em paralelo os dois circuitos da questão anterior, obtivemos que 88 (45,83%) dos estudant es acertaram, mas desses s 80 (41,67%) acertaram e justificaram corretamente. Os demais forneceram 14 respostas diferentes (Tabela II).

Na parte (III) da questão onde se colocou em série uma lâmpada com um circuito em paralelo com duas lâmpadas, obtivemos 141 (73,44%) dos estudantes acertaram, c com m 114 (59.38%) deles acertando e justificando corretamente, e o restante forneceu 3 respostas diferentes (Tabela III).

Tanto na Tabela I como nas Tabela II e Tabela III, as justificativas colocadas são um resumo de todas as respostas dadas pelos estudantes.

Tabela I - - Respostas dadas pelos alunos, sendo que a primeira está correta, e a porcentagem total dos alunos que deram a resposta

Tabela II - - Respostas dadas pelos alunos, sendo que a primeira está correta, e a porcentagem total dos alunos que deram a resposta

Tabela III - - Respostas dadas pelos alunos, sendo que a primeira está correta, e a porcentagem total dos alunos que deram a respostata

Na tabela IV, mostramos mais detalhadamente as porcentagens das respostas dadas corretamente , em todas as questões , e com justificativas corretas .

Tabela IV - - Porcentagem das respostas certas e com justificativas corretas dadas pelos alunos

Em uma análise inicial das respostas, observamos que muitos estudantes para justificarem suas respostas faziam esquemas do caminho percorrido pela corrente, como também faziam referência à Lei de Ohm, demonstrando suas conclusões, em alguns casos , colocando valores numéricos para as resistênc ias das lâmpadas. Com isso, num primeiro questionamento, observamos a grande necessidade de valores numéricos (uso de raciocínio algébrico) para que eles possam resolver a atividade proposta, demonstrando dificuldades com raciocínio conceitual.

Em um segundndo questioionamento, observamos que os estudantes demonstram dificuldades concnceituais 1 e de raciocínio . Uma , das que percebemos , está relacionada com o conceito de corrente elétrica, onde demonstram o pensamento de que a corrente é "gasta" em um circuito, como podemos observar na resposta dada nas Tabelas I, II e III, sendo uma delas quando o estudante respondeu: LALA&gt; LB LB &gt; LC LC = LD LD . Outra dificuldade com esse mesmo conceito, também se torna clara , quando justificam a resposta colocando que a bateria é uma fonte de corrente constante . Observamos , também, a existência de dificuldade com relação ao conceito de diferença de potencial, onde evidenciaiam m não reconhecerem que uma bateria ideal, mantém uma diferença de potencial constante. Enfim, os estudantes demonstram, m, em sua grande maioria uma clara falta de um modelo conceitual para analisar um circuito simples.

## CONCLUSÃO

A primimeira fase, desse nosso trabalho, consta da investigação da concepção dos alunos universitários sobre Circuitos Elétricos. Assim, foi aplicada uma questão sobre Circuitos Simples .

Uma análise inicial das respostas demonstrou u que dentre 192 estudantes, apenas 14,58% acertaram e justificaram corretamente as suas respostas, mas 85,42%, a grande maioria, apenas continua a traduzir o ensino de física como uma coleção de fórmulas, onde apenas basta saber como e quando aplicá-las, visto que na questão aplicada não demonstraram o conhecimento conceitual necessário . Essa análise ainda deverá ser mais profunda, para que possamos levantar mais dados sobre os argumentos errôneos fornecidos pelos participantes, e para que possamos melhor fundamentar a segunda fase do projeto.

A segunda fase constará á do desenvolvimento de atividades e materiais didáticos, segundo uma metodologia alternativa, que privilegiem mamais o raciocínio conceitual dos estudantes, levandoos a uma aprendizagem mais significativa.

## AGRADECIMENTOS

Agradecemos à colaboração dos professores: Dr. Thomas Dumelow w e Dr. Vamberto Dias de Mello do Departamento de Física da Faculdade de Ciências Exatas e Naturais - - FANAT, do campus de Mossoró, da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - UERN, Silvia Elizabeth M. Moraes do Departamento de Educação do Centro de Educação e Ciências Humanas - - CECH - da Universidade Federal de São Carlos - - - UFSCar, DrDr. Alberto Tannús, do Instituto de Física de São Carlos - - IFSC - - da Universidade de São Paulo - - USP, em nome de todos os professores que nos ajudaram, aplicando a questão que serviu de base para a primeira parte de nosso trabalho. Sem essas contribuições não teríamos acesso aos dados que nos foram m e estão sendo muito valiosos.

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