Tradução e validação do teste "Force Concept Inventory"

## Tradução e validação do teste " " Force Concept Inventory "

## Simone Aparecida Fernandes 1 Sérgio Luiz Talim 2

Universidade Federal de Minas Gerais/Faculdade de Educação [sifisica@yahoo.com.br] Universidade Federal de Minas Gerais/Colégio Técnico [talim@coltec.ufmfmg.br]

## RESUMO

O presente trabalho objetiva descrever o processo de tradução e validação do questionário Force Concept Inventory (FCI) quanto à tradução, ao conteúdo, e aos construtos. O FCI foi desenvolvido para sondar crenças de estudantes a respeito do conceito de força, central na mecânica de Newton e já foi aplicado, principalmente nos Estados Unidos, a estudantes tanto no que corresponde ao nosso Ensino Médio quanto a Universidade. Engloba seis dimensões conceituais - Cinemática, Primeira Lei de Newton , Segunda Lei de Newton, Terceira Lei de Newton, Princípio da Superposição e Tipos de Força - - sendo composto por 29 questões, cada uma com 5 alternativas de respostas. Uma alternativa correspondente ao conceito cientificamente aceito e as demais a um conceito intuitivo previamente estabelecido. Para a utilização futura desse instrumento em tese desenvolvida no Programa de Pós-g-graduação em Educação da Universidade Federal de Minas Gerais, fez-z-se necessário um processo de adaptação cultural e posterior validação da nova versão em português. Uma tradução adequada deve preservar no novo contexto lingüístico o sentido contido na versão original. Com base nisso, para a validação da tradução e de conteúdo foi utilizada a técnica de validação entre juízes. O questiononário foi aplicado , posteriormente , a pequenas amostras de estudantes e , a partir disso , foram avaliados a a diagramação do questionário, das figuras e o tempo despendido em média por cada estudante para resolvê -l-lo. Uma última aplicação encontra-se em fase de de análise e a princípio pode-se dizer que não houve dificuldades quanto aos termos empregados no questionário, quanto à tradução ou quanto às figuras. A partir dodos questionários já analisados, apresentamos algumas s justificativas dadas pelos estudantes às alalternativas escolhidas s que concordam m com os distratores - conceitos intuitivos apresentados pela literatura . Isso assegura que os itens do teste estão acessando os conceitos científicos ou intuitivos latentes nos estudantes.

Palavras -c -chave:tradução, validação, questionário, Mecânica

## Introdução

As pesquisas sobre as concepções intuitivas dos estudantes e seu efeito no ensino e aprendizagem de Física têm sido freqüentes desde a década de 70 do século passado. Segundo Halloun e Hestenes (1985a), os estudantes entram no curso de Física possuindo um sistema de crenças e intuições sobre fenômenos físicos derivados de sua extensiva experiência pessoal, ou seja, os estudantes desenvolvem um conjunto de idéias bem definidas sobre fenômenos e eventos mesmo antes de e chegar à sala de aula (HALLOUN e HESTNES, 1985a). Na década de 80 , as pesquisas em ensino de Física constataram que essas crenças ou concepções desempenhavam um papel dominante nos cursos introdutórios de Física. Além disso, a instrução , que não as levava em conta , era totalmente ineficiente para a maioria dos estudantes (HESTENES et al, l, 1992). Trabalhos desenvolvidos nas duas últimas décadas têm partido das concepções alternativas para investigar os modelos que os estudantes constroem com respeito aos concnceitos

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xviii/

26 a 30 de Janeiro de 2009

e fenômenos relacionados a esse campo conceitual. Dentre eles podemos destacar os trabalhos de McDermott (McDERMOTT, 1992) e o Physics Education Group; investigações a respeito de modelos mentais de eletricidade (BORGES, 1999) e, mais recentemente, trabalhos desenvolvidos por Bao e outros (BAO e REDISH , 2002).

A investigação das concepções dos estudantes com relação a conceitos físicos permite que se busquem estratégias de ensino que conduzam os estudantes a articularem e tomarerem consciência de sua própria concepção, além de fazerem comparações explícitas entre suas concepções e os conceitos cientificamente aceitos (CLEMENT, 1983).

Existem vários questionários e inventários disponíveis em inglês que poderiam ser utilizados por professores e pesquisadadores brasileiros. . Porém, sua aplicação no contexto brasileiro requer um processo de tradução, adaptação cultural e posterior avaliação da validade da nova versão antes que o instrumento possa ser recomendado para uso. O trabalho aqui apresentado refere-se ao processo de tradução e validação do Force Concept Inventory (HALLOUN et al, l, 1995) 1 - questionário estruturado desenvolvido para acessar modelos intuitivos ou conhecimentos prévios de estudantes a respeito do conteúdo de Mecânica Clássica . Trata -se da etapa inicial do trabalho de pesquisa de uma tese de doutorado 2 e tem como objetivo realizar um estudo transversal da consistência dos modelos dos estudantes em diferentes contextos e um estudo longitudinal da evolução dos mesmos, partindo do pressuposto de e que a evolução na direção da apreensão do modelo científico pelos estudantes passa primeiro por um aumento da inconsistência dos seus modelos intuitivos.

Uma vez que o o Force Concept Inventory (FCI) foi desenvolvido nos Estados Unidos este trabalho tem como questão de pesquisa: quais são as evidências que validam a tradução o do FCI?

## Material e métodos

Uma tradução adequada deve considerar todo o sentido contido na versão original, preservando e transpondo o impacto, significado, idéias, forma e total valor do instrumento original para o novo contexto lingüístico. Com base nisso, o processo de tradução e validação do inventário constou de duas etapas. Primeiramente, foi realizada a tradução simultânea por juizes 3 e, depois, a validação da tradução por alunos . Essa a fase ainda teve como objetivo validar o instrumento quanto ao conteúdo, ou seja, verificar se o questionário engloba os domínios ou tópicos que se propõe a cobrir (COHEN e et al l , 2000, p.109).

Os juízes - - autores do trabalho - são professores com experiência no ensino de Física, sendo o segundo deles, pesquisador da área e orientador do

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

trabalho. Os estudantes participantes da validação foram alunos do curso de licenciatura em Física que já haviam estudado todas as disciplinas de fundamentos de Física e alunos das disciplinas de Física básica do Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal de Minas Gerais (ICEx - UFMG).

No FCI , o conceito de força está decomposto em seis dimensões conceituais: (i) Cinemática, (ii) Primeira Lei de Newton, (iii) Segunda Lei de Newton, (iv) Terceira Lei de Newton, (v) Princípio da Superposição e (vi) Tipos de Força.

- O teste é composto por 29 questões, cacada uma com 5 alternativas de respostas, sendo uma alternativas correspondente ao conceito cientificamente aceito e as demais referentes a distratores. Cada distrator, r, como apresentado nas tabelas 01 e 02 2 a seguir, está tá relacionado a um conceito intuitivo previamente estabelecido a 4 partir de uma pesquisa anterior (HALLOUN e HESTNES , 1985b) 4 .

Tabela 01: Taxo nomia dos conceitos intuitivos do FCI

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

A segunda a etapa coconsistiu do segundo processo de validação da da tradução do questionário aplicando-o a uma pequena amostra de estudantes. Inicialmente , a aplicação foi feita com 27 alunos do curso de licenciatura em Física e foi pedido uma justificativa para cada alternativa marcada. Todas as respostas foram analisadas , mesmo naquelas questões em que os estudantes marcaram a alternativa correta. Foram obobservadas as freqüências de alternativas escolhidas, grau de dificuldade dos itens e qualidade da tradução. Além disso, pudemos avaliar a confiabilidade através da análise das alternativas marcadas e as justificativas apresentadas. Foram avaliados ainda a diagramação do questionário , das figuras e o tempo despendido em média por cada estudante para resolvê-lo. Posteriormente, o questionário foi aplicado a duas turmas de estudantes do curso de fundamentos de mecânica. Essa última aplicação encontra-se em fase inicial de análise.

## Resultados e discussão

Na primeira etapa de validação da tradução - validação entre juízes - não houve discrepâncias quanto à interpretação, ou seja, as diferenças notadas foram apenas em relação ao vocabulário e, e, portanto, a tradução pôde ser validada. Ainda assim, essa versão traduzida pelos pesquisadores foi comparada com uma versão do FCI em português disponível no site da Universidade do Estado do Arizona5 a5 (Arizona State University). Também nessa etapa a discordância se deu apenas com relação a alguns termos utilizados na tradução.

Na primeira aplicação feita com os estudantes da licenciatura ficou clara a necessidade de substituição de alguns termos presentes no questionário. Podemos destacar, por exemplo, uma questão em que "u"um caminhão sofre uma avaria na estrada e é empurrado por trás por um carro de passeio [...]". Nessa questão um estudante da licenciatura deixou na folha de respostas uma pergunta a respeito do que seria avaria. Esse e outros termos foram trocados como, por exemplo: solo/chão, próxim o à mesa/próximo ao pé da mesa, verticalmente/para cima, entre outros.

Quanto à análise das justificativas dadas pelos estudantes à alternativa marcada , é preciso destacar alguns pontos os interessantes. Vários estudantes marcaram a alternativa correta, porém, a justificativa dada não deixou claro o conhecimento do conceito científico. Em algumas questões que os estudantes erraram, as justificativas foram muito vagas e não nos permitiu verificar se o modo de pensar dos estudantes correspondia a determinado conceito intuitivo . Além disso, alguns estudantes marcaram a alternativa correta, porém, as justificativas apresentadas não deixaram clara a compreensão física. Um exemplo é apresentado no quadro 01, a seguir.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

## Quadro 0 1: Questão 12 do FCI

Questão 12 - alternativa correta B

Uma esfera é disparada por um canhão do alto de um penhasco como mostrado na figura abaixo. Qual é a trajetória mais aproximada seguida pela bola?

<!-- image -->

Justificativas:

- B) "o único ponto possível a ser atingido no chão corresponde ao arco de parábola 'B'".
- B) "o movimento é uma parábola porque a distância varia ao quadrado com o tempo de queda".
- B) "Para simplificar: sem retas"
- B) "a gravidade atua em todo o movimento da esfera".

Essa questão teve vinte e quarto acertos e em algumas justificativas não foi possível perceber compreensão dos estudantes com relação ao movimento bidimensional.

Ao final das análises foi possível identificar doze conceitos intuitivos que apresentamos na tabela 3. Como não é possível apresentarmos todas as as questões e justificativas referentes a esses conceitos ilustraremos apenas duas delas nos quadros 02, 03 e 04. Por último, outro ponto a ser destacado foi o tempo gasto para marcar e justificar as alternativas. Os estudantes precisaram de mais de uma hora e percebemos que o trabalho foi cansativo. Percebemos que, a partir da metade do questionário, as respostas passaram a ser diretas e não elaboradas. Isso dificultou nossa análise quando procuramos perceber se os conceitos científicos ou intuitivos estavam mesmo sendo acessados pelo questionário. Além disso, o fato desses estudantes estarem no final do curso de licenciatura e já terem estudo todas as disciplinas fundamentais do curso pode ter contribuído para que não aparecessem muitos conceitos intuitivos .

Tabela 0202: C Conceitos intuitivos inferidos através das justificativas apresentadas pelos estudantes

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Quadro 02: Questão 2 do FCI, alternativa escolhida e respectiva justificativa dada pelo estudante

- 2) As As duas esferas do problema anterior rolam de uma mesa horizontal com a mesma velocidade, atingem a beirada da mesa e caem no chão. Nesta situação:
- (A) As duas esferas batem no chão aproximadamente à mesma distância horizontal em relação ao pé da mesa.
- (B) A esfera mais pesada bate no chão na metetade da distância atingida pela bola mais leve em relação ao pé da mesa.
- (C) A esfera mais leve bate no chão na metade da distância atingida pela bola mais pesada em relação ao pé da mesa.
- (D) A esfera mais pesada bate no chão consideravelmente mais próximo ao pé da mesa, mas não necessariamente a metade da distância horizontal atingida pela esfera mais leve.
- (E) A esfera mais leve bate no chão consideravelmente mais próximo ao pé da mesa, mas não necessariamente a metade da distância horizontal atingida pela esfera mais pesada.

Quadro 03: Q Questão 15 do FCI, alternativa escolhida e respectiva justificativa dada pelo estudante

Um caminhão sofre uma avaria na estrada e é empurrado por trás por um carro de passeio como mostrado na figura abaixo.

<!-- image -->

- 15) Enquanto o carro, ainda empurrando o caminhão, está acelerando para atingir a velocidade desejada:
- (A) A força com que o carro empurra o caminhão é igual à força que o caminhão exerce para trás no carro.
- (B) A força com que o carro empurra o caminhão é menor do que a força que o caminhão exerce para trás no carro.
- (C) A força com que o carro empurra o caminhão é maior do que a força que o caminhão exerce para trás no carro.
- (D) O motor do carro está funcionando e por isso o carro exerce uma força no caminhão, mas o motor do caminhão nã o funciona e, assim, o caminhão não pode empurrar o carro para trás. O caminhão é empurrado para frente simplesmente porque está no caminho do carro.
- (E) Nem o carro nem o caminhão exercem força um no outro. O caminhão é empurrado para frente simplesmente porque está no caminho do carro.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

26 a 30 de Janeiro de 2009

## Quadro 04: Q Questão 25 do FCI, alternativa escolhida e respectiva justificativa dada pelo estudante

- 25. Uma mulher exerce uma força horizontal constante em uma caixa grande. Em conseqüência, a caixa move -se horizontalmente a uma velocidade constante "vo vo ". A força constante aplicada pela mulher:
- A) Tem a mesma intensidade que o peso da caixa.
- B) É maior do que o peso da caixa.
- C) Tem a mesma intensidade que a força total que resiste ao movimento da caixa.
- D) É maior do que a força total que resiste ao movimento da caixa.
- E) É maior do que tanto do peso da caixa quanto da força total que resiste ao movimento.

## Resposta esperada - C

A partir do que foi observado nas análises iniciais , uma nova aplicação o do FCI foi planejada. Dessa vez, o questionário foi dividido em dois e cada "parte" foi aplicada a um grupo de alunos da disciplina de Fundamentos de Mecânica do departamento de física. As turmas não foram escolhidas, a aplicação dependeu de disponibilidade dos professores para que o trabalho fosse feito. Ao todo tivemos a participação de oitenta estudantes e estes foram orientados a escrever o máximo que pudessem ao justitificar a alternativa escolhida.

Essa última aplicação encontra-se em fase de análise e a princípio pode-se dizer que não houve dificuldades quanto aos termos empregados no questionário, quanto à tradução ou quanto às figuras. Dentre aqueles questionários analisados, as justificativas têm concordado com os distratores ou com os conceitos cientificamente aceitos presentes nas alternativas. Isso assegura a validade de construto, ou seja, que os itens do teste estão acessando os conceitos científicos ou intuiti vos latentes (COHEN et al l , 2000, p.132), porém, apenas a análise completa poderá nos dar total segurança quanto a isso.

## Referências

BAO, Lei.; REDISH, Edward . Model analysis: Representing and assessing the dynamics of student learning . Physical Review Special Topics - - - Physics Education Research, v. 2, (2006).

CLEMENT, J. In: Mental Models, editado por Gentner D. e Stevens A. L. (Lea publishing, Hillsdale, NJ 1983), p.325.

COHEN, Louis , MANION, Lawrence, MORRISON, Keith. Research Methods in Education. London. 4ed. Routledge, 2000. 656p.

HALLOUN, Ibrahim AbAbou; HESTENES, David. The initial knowledge state of college physics students. Am. J.Phys. 53, 1043 (1985a).

HALLOUN, Ibrahim AbAbou; HESTENES, David. Common-s-sense concepts about motion. Am. J. Phys. 53, 1056 6 (1985b).

HESTENES, David; WELLS, M Malcolm; SWACKHAMER, Gregg. . Force Concept Inventory.' Phys. Teach. 30, 141-158 (1992) .

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

26 a 30 de Janeiro de 2009

HESTENES, David; WELLS, M Malcolm; SWACKHAMER, Gregg. Force Concept Inventory.' Phys. Teach. 30, 141-158. Revised 1995 I. Halloun, R. R. Hake, E. P. Mosca, &amp; D. Hestenes

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_