AS CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS EM FÍSICA NO ENSINO MÉDIO: UMA COMPARAÇÃO ENTRE INICIANTES E CONCLUINTES

## AS CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS EM FÍSICA NO ENSINO MÉDIO: UMA COMPARAÇÃO ENTRE INICIANTES E CONCLUINTES

## Renan Gustavo Beloni Freitas¹, Maria José Fontana Gebara²

¹Universidade Federal de São Carlos/Departamento de Física, Química e Matemática, renangustavobeloni@gmail.com

² Universidade Federal de São Carlos/Departamento de Física, Química e Matemática, maria.gebara@ufscar.br

## Resumo

O objetivo principal desta pesquisa foi identificar e comparar concepções alternativas relacionadas aos conceitos de Mecânica Clássica, manifestadas por estudantes dos 1°s e 3°s anos do Ensino Médio de uma escola pública estadual paulista através de um questionário diagnóstico adaptado do 'Force Concept Inventory' (FCI). A interpretação do desempenho, associada a variáveis socioeconômicas básicas dos participantes, permitiu analisar as possíveis influências das mesmas em suas respostas. Os dados foram organizados em uma planilha dinâmica do Microsoft Office Excel 2016 que possibilita relacionar as respostas dos dois grupos de questões: concepções alternativas e informações socioeconômicas. Neste trabalho são apresentados resultados parciais, relativos ao ano escolar e ao tipo de escola frequentada. Os resultados indicam que alunos que estudaram por algum tempo em escolas privadas apresentam menos concepções alternativas do que aqueles que estudaram sempre em escolas públicas, sugerindo que o processo de mudança conceitual não ocorreu de forma efetiva neste grupo.

Palavras-chave : Ensino de Física, Concepções Alternativas, Desempenho Escolar.

## Introdução

As Ciências da Natureza (Física, Química e Biologia), juntamente com a Matemática, englobam um conjunto de disciplinas das mais exigentes no contexto do Ensino Médio (EM). Física, em especial, constitui-se em uma das principais fontes de reclamações por parte dos alunos e de notas baixas. Embora problemas envolvendo o processo de ensino-aprendizagem de Física sejam historicamente reconhecidos (ECKSTEIN, SHEMESH, 1993; WANDERSEE ET AL., 1994; CARRASCOSA, 2005), não se observam avanços nessa questão. Com isso, cabe ao Ensino de Física, enquanto área de pesquisa, preocupar-se tanto em elencar problemas quanto em buscar soluções para essas inúmeras vertentes.

Outro fato sempre reiterado em relação ao ensino de Física é que a formação científica de nossos jovens é insatisfatória, poucos são os que apresentam resultados e perspectivas satisfatórias, apreendem as informações, e, mais importante, transferem o que aprenderam para situações práticas de suas vidas. Quando passamos por uma mudança radical de paradigma, a nossa função é também preparar o jovem para esse processo e esse novo momento. Ele deve ser capaz de compreender quais implicações as descobertas científicas, rapidamente transformadas em tecnologia, terão em sua vida. Para isso é necessário algum conhecimento científico, que não precisa necessariamente passar pelo domínio de sua linguagem mais complexa, seu formalismo matemático, mas deve permitir a compreensão de suas consequências para o cotidiano das pessoas. Afinal, entender seu mundo e participar das decisões é o que chamamos

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23 a 27 de janeiro de 2017

cidadania, é também uma forma de participar do poder (GEBARA, 2001 p. 16).

Na leitura dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o EM realizada por Gebara (2001) evidencia-se o caráter formativo da disciplina para o estudante, que pode utilizar os conhecimentos advindos das aulas em sua vida. Com o intuito de aproximar os conhecimentos de Física dos estudantes, podemos destacar propostas de ensino que passam pelo uso de tecnologias da informação e comunicação (TIC), usufruindo das possibilidades que advém de seu uso (DA SILVA, AUTH, 2016); da História da Ciência como parte integrante e fundamental na apresentação dos conceitos abordados, contextualizando-os com seus respectivos períodos históricos e ilustrando a sua evolução ao longo do tempo (TEODORO, 2000; GEBARA, 2001); do necessário diálogo com outras áreas do conhecimento, especialmente as demais Ciências da Natureza e a Matemática, através da interdisciplinaridade (PRIDEAUX, 1995).

Da mesma forma, é importante conhecer as diferentes teorias da aprendizagem descritas na literatura específica (BACHELARD, 1996; VILLANI, ET. AL, 1997) e como ocorre o processo de transposição didática dos conteúdos científicos (FREITAS, VILLANI, 2002). Não menos importante é a compreensão, por parte dos professores, da necessidade de promover a mudança conceitual de seus alunos, que chegam às salas de aula com concepções alternativas (CA) que, ao longo do percurso escolar, caracterizam-se como um empecilho para a sua formação científica.

Em vista do exposto, o objetivo deste trabalho é identificar e comparar as concepções alternativas relacionadas aos conceitos de Mecânica Clássica, manifestadas por estudantes dos 1°s e 3°s anos do EM de uma escola pública estadual paulista.

## Fundamentação

Diversas pesquisas mostram que as concepções alternativas apresentam um caráter universal, sendo detectadas em estudantes com variadas características sociais e culturais (GEBARA, 2001; SCHOON, 1992; YAGUTI, 2014). Dessa forma, é possível afirmar que se trata de uma característica da aprendizagem científica que não depende de metodologias específicas. Na literatura encontramos várias pesquisas listando as concepções mais comuns entre crianças e estudantes de diferentes níveis de ensino sobre assuntos tais como 'Terra e Universo' (SCHOON, 1992), movimento (ECKSTEIN, SHEMESH, 1993) e energia (PRIDEAUX, 1995).

Uma vez estabelecida a existência dessas concepções, cabe ao professor mostrar aos alunos que existem incoerências em relação ao saber científico e procurar fazer com que percebam que suas respostas e ideias não são adequadas do ponto de vista formal. Esse processo é explicado no trabalho de Posner e colaboradores (1982), sintetizando a ideia de mudança conceitual, segundo a qual o aluno substitui suas concepções prévias pelo conhecimento científico. Para os autores, existem quatro etapas para que ocorra a mudança: insatisfação com as concepções que possui por não darem conta de explicar o fenômeno; inteligibilidade e plausibilidade das novas informações, de modo a relacioná-las e compreendê-las; e fertilidade em relação às novas concepções.

Segundo Ausubel ( apud MOREIRA, 2006, p.14), a aprendizagem é fortemente influenciada pelo saber que o aluno traz para a sala de aula, advindo de

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fontes diversas do seu cotidiano que podem potencializar positiva ou negativamente os conteúdos escolares. Para que o conhecimento prévio dos alunos seja adequadamente considerado é interessante conhecer seus detalhes, natureza e causas.

Há diferentes terminologias que envolvem esse conhecimento, tais como: concepções prévias, concepções alternativas, concepções espontâneas, ideias prévias, erros conceituais. Segundo Carrascosa (2005), erros conceituais são respostas rápidas, seguras, contraditórias com os conhecimentos científicos vigentes, amplamente presentes nos estudantes e que se repetem insistentemente, enquanto que concepções alternativas são ideias que levam aos erros conceituais. Concepções alternativas podem ainda ser classificadas como 'os produtos da aprendizagem individual dos estudantes, do seu esforço intelectual para dar sentido e organizar uma visão de mundo' (WANDERSEE, ET AL., 1994, p. 125). Já as concepções prévias, espontâneas e ideias prévias são sinônimos para um conhecimento que o sujeito elabora a fim de explicar e interpretar fenômenos ou acontecimentos rotineiros e são produto da interação entre o saber próprio do sujeito e seu meio sociocultural, resultando num aprendizado sem as bases adequadas.

Várias pesquisas envolvendo o levantamento de CA e suas possíveis causas foram realizadas nas últimas décadas (GRAVINA, BUCHWITZ, 1994; TEODORO, 2000; KOHNLEIN, ET AL., 2002). Tendo caráter universal, pode-se presumir que seu aparecimento não tenha motivos específicos, entretanto algumas relações podem ser estabelecidas. Segundo Yaguti (2013, p. 29), estas tendem a ocorrer em maior número em estudantes do sexo feminino e estudantes de escolas públicas.

No presente trabalho, exploramos a existência de concepções alternativas relativas ao conteúdo de Mecânica Clássica, em especial às ideias acerca dos conceitos de movimento e força, que são de fundamental importância para a Física como um todo. Parece haver uma tendência dos estudantes em fundirem ambos força e movimento - numa entidade interdependente. Dessa forma, predomina a crença de que para haver movimento, necessariamente, deve haver a atuação constante de uma força que o inicia e o mantém. Verifica-se também no pensamento dos estudantes uma relação de dependência entre a massa do corpo e seu tempo de queda; da direção da força e velocidade em movimentos circulares; da maior intensidade da força aplicada por objetos mais rápidos ou massivos (ECKSTEIN, SHEMESH, 1993; REZENDE, BARROS, 2001). Tais concepções, embora refutadas cientificamente há tempos, ainda são largamente detectadas em testes diagnósticos de CA.

## Metodologia

A pesquisa realizada tem caráter exploratório, na medida em que se trata de um estudo preliminar para identificação de um fenômeno. Também pode ser classificada, quanto à abordagem inicial, como quantitativa.

Para a coleta de dados foi elaborado um questionário diagnóstico intitulado 'Física Conceitual', contendo 20 questões retiradas integralmente do Force Concept Inventory (FCI), elaborado em 1992 por Hestenes e colaboradores no âmbito do Movimento das Concepções Alternativas, a saber, as questões 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 19, 20, 25, 27 e 30. Este instrumento tem como principal objetivo identificar as concepções latentes e recorrentes sobre Mecânica Clássica,

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através da análise das respostas às questões conceituais de múltipla escolha relativas à interpretação de situações cotidianas e fenômenos típicos envolvendo força e movimento.

A eliminação de 10 questões do FCI foi necessária para adequar o tempo disponível para aplicação do diagnóstico. Contudo, a seleção procurou englobar todas as dimensões conceituais, minimizando repetições e priorizando situações cotidianas e rotineiramente estudadas em sala de aula. Cada questão contém cinco alternativas de resposta, dentre as quais estão os chamados 'distratores não newtonianos' (SINVAL, SILVA, MANSOR, 2009). Tais distratores são respostas incorretas que contém CA comumente detectadas nos estudantes, configurando assim sua principal fonte de erros. Segundo Freitas (2010), tais distratores apresentam ideias universais e naturalmente intuitivas a respeito dos conceitos de movimento e força, advindos da síntese de saberes oriundos de diferentes fontes.

Por configurarem algo aparentemente inerente à mente humana, as CA conflitam com o pensamento científico e se apresentam como uma barreira ao saber científico. Idealmente, tais concepções precisam ser superadas para uma compreensão plena da Física por parte do aluno (BACHELARD, 1996).

- O instrumento de coleta de dados também continha questões de cunho socioeconômico, para atender ao objetivo de identificar relações entre as concepções alternativas e variáveis externas ao processo de ensino e aprendizagem em si, evidenciando eventuais tendências de grupos ou de parâmetros em serem mais ou menos suscetíveis às CA. Além disso, a média anual em Física dos alunos respondentes também foi considerada como uma variável e foi obtida diretamente pelo autor, que também era professor dos participantes.

Os dados foram tabulados para posterior análise com o auxílio do software Microsoft Office Excel 2016. As alternativas foram inseridas individualmente e agrupadas numa tabela dinâmica, em que as perguntas do questionário socioeconômico serviram como filtros de observação para parâmetros específicos. A tabela dinâmica mostra o percentual de escolha de cada alternativa e permite determinar quais parâmetros socioeconômicos serão considerados, além da comparação entre combinações diferentes de filtros.

## Resultados

Participaram da pesquisa 185 alunos, destes, 88 estavam matriculados no 1° ano do EM, com idades de 15 ou 16 anos, e 97 estudantes cursavam o 3° ano do EM, com idades de 17, 18 e 19 anos. Todos eram alunos da mesma escola pública estadual, situada no interior do Estado de São Paulo. Do total, 97 eram do sexo masculino e 88 do sexo feminino; 102 alunos estudaram integralmente em escolas públicas e 83 haviam frequentado escolas privadas por pelo menos um ano em período anterior à coleta de dados.

Os Quadros 1 e 2 apresentam resultados percentuais para filtros relativos ao ano escolar dos respondentes, respectivamente, 1º e 3º do EM, enquanto que nos Quadros 3 e 4 são apresentadas respostas percentuais em função do tipo de escola cursada ao longo da vida escolar: pública ou mista. Em verde está destacado o gabarito; em amarelo as alternativas erradas mais votadas.

Os resultados mostram que em 10 questões do diagnóstico a porcentagem maior de escolha recaiu sobre o gabarito para os alunos do primeiro ano do EM, enquanto que os do terceiro ano acertaram as escolhas em apenas 9. Embora não

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seja uma diferença significativa, impressiona o fato de que no final da escolaridade básica, aparentemente, conceitos de Mecânica Clássica não tenham sido consolidados.

Quadro 01: Alunos do 1º anoQuadro 02: Alunos do 3º ano

A diferença favorável aos alunos do primeiro ano deve-se, provavelmente, ao fato de que estavam estudando os conteúdos abordados na época da coleta de

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dados. Embora a Mecânica Clássica seja estudada em detalhes apenas no 1º ano, vários conceitos são revisitados e sua compreensão é importante para o aprendizado de assuntos posteriores. A performance fraca das turmas concluintes é preocupante, pois, provavelmente, levarão as concepções alternativas consigo quando finalizarem o ciclo escolar básico.

Quadro 03: Alunos da rede públicaQuadro 04: Alunos da rede mista

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É possível também perceber uma diferença entre os alunos classificados na categoria 'escola mista' e os da escola pública. Os últimos escolheram acertadamente a alternativa em 7 questões, contra 13 dos primeiros. Uma possível justificativa para tal diferença reside no fato do início dos estudos de Física se dar no 9° ano nas escolas privadas. Uma vez que, por ocasião do diagnóstico, o assunto tratado nas aulas do 1° ano era justamente o contido nas questões, o resultado aponta que vários conceitos não foram completamente assimilados e que as CA se mantiveram. Dessa forma, essas concepções destacam-se como uma das principais fontes de erros conceituais e uma barreira que precisa ser transposta na busca de uma educação científica de qualidade na escola básica.

## Conclusões

Esses resultados evidenciam a desvantagem dos alunos que estudaram inteiramente em escolas públicas em relação àqueles que, em algum momento, estudaram em escolas privadas. Não apenas a quantidade de acertos, mas a taxa de manutenção das concepções alternativas, apontam para uma maior dificuldade na compreensão da proposta da questão, concatenação e síntese de ideias, e raciocínio lógico.

Encontramos correspondência com as vastas pesquisas na área de concepções alternativas e sua permanência em alunos da educação básica e até do ensino superior (FREITAS, VILLANI, 2002), inclusive de cursos de formação de professores de ciências. Faz-se necessário, portanto, maior atenção por parte de professores e elaboradores de material didático no sentido de não negligenciar essa importante barreira didática, que pode ser determinante para a aprendizagem de conceitos de Física. Seu caráter universal, evidenciado na literatura, foi comprovado na pesquisa ao compararmos alunos do final do EM com os iniciantes, assim como alunos que passaram por diferentes tipos de escola. A superação das CA exige especial atenção, na medida em que muitos alunos finalizam seus estudos na educação básica ou ingressam em cursos superiores não relacionadas às ciências e podem nunca rever tais conceitos.

## Referências

BACHELARD, G. A formação do espírito científico . Rio de janeiro: Contraponto, 1996.

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