ENSINO DE FÍSICA E GÊNERO: AVALIAÇÃO DE QUESTÕES DE EXAMES VESTIBULARES

## ENSINO DE FÍSICA E GÊNERO: AVALIAÇÃO DE QUESTÕES DE EXAMES VESTIBULARES *

## TEACHING OF PHYSICS AND GENDER: ASSESSMENT OF ISSUES OF TERTIARY ENTRANCE EXAMINATIONS

Maurício U. Kleinke 1 , Maria J.F, Gebara 2

1

Instituto de Física Gleb Wataghin/Unicamp, kleinke@ifi.unicamp.br 2 Departamento Acadêmico de Física/UTFPR, mgebara@utfpr.edu.br

## Resumo

O objetivo do presente trabalho é analisar viés associado ao gênero do estudante em questões específicas de Física do Vestibular Unicamp. Questões onde o desempenho possa depender de fatores não educacionais, tais como gênero, raça/cor, grupo social são um problema para exames padronizados de admissão ao ensino superior (Enem e os vestibulares no Brasil). São frequentes relatos de diferenças de desempenho entre rapazes e moças. Neste trabalho, analisamos o desempenho diferencial em questões associado a gênero na resolução de problemas em Física, em 20 anos de vestibular . A ênfase em questões relativas à primeira fase do exame reflete a possibilidade de analisar r as respostas de cerca de 800 mil candidatos, tanto de instituições públicas quanto privadas do sistema educacional. Para a detecção dessa diferenciação aplicamos o procedimento de desempenho diferencial de questão proposto por Mantel-Haenszel (DIF). Questões em que o favorecimento de conhecimentos ou habilidades de rapazes ou moças foi estatisticamente significativo foram analisadas. Alunos egressos de escolas públicas, o que no caso brasileiro está associado à renda familiar mais baixa, apresentam maior diferenciação por sexo. As mulheres têm desempenho superior ao responder questões com estrutura mais linear . Questões em que a localização espacial desempenha um papel importante tendem a favorecer os homens, assim como questões associadas à ficção científica . A percepção do fato de homens e mulheres apresentarem diferentes maneiras de "ler" e resolver questões de Física, ou seja, diferentes formas de compreensão, pode prover uma ferramenta consistente que permita explorar favoravelmente interesses, padrões de comportamento verbal e social e, com isso, melhorar a aprendizagem de Física de ambos .

Palavras - chave: Vestibular, Física, Gênero, DIF

## Abstract

The aim of this paper is to examine gender bias associated with student's specific questions in Physics Vestibular Unicamp. Issues where performance may depend on non-educational factors such as gender, race, social group are a problem for standardized tests for admission to higher education (Enem and vestibular in Brazil). There are frequent reports of differences in performance between boys and girls. In this paper, we analyze the performance gap on issues related with gender in

solving problems in physics, 20 years of entrance exam. The emphasis on issues relating to the first phase of the examination reflects the possibility of analyzing the responses of about 800.000 candidates, of both public and private educational system institutions. To detect such differentiation applied the differential item functioning Mantel -Haenszel procedure (DIF) . Issues that the encouragement of knowledge or skills of boys or girls was statistically significant were analyzed. Students graduating from public schools, which in the case of Brazil is associated with lower family incomes, are more differentiated by sex. Women have superior performance in answering questions with more linear structure. Issues on which the spatial location plays an important role tend to favor men, as well as issues related to science fiction . The perception of the fact that men and women present different ways to "read" and resolve issues in physics, ie different ways of understanding, can provide a consistent tool to exploit favorable interests, patterns of verbal and social, thereby improve the learning of physics both.

Keywords: Tertiary entrance examination, Physics, Gender, DIF

## Introdução

Este trabalho sobre análise de questões de exames vestibulares dá sequencia a outros sobre o mesmo tema (GEBARA e KLEINKE, 2007, KLEINKE e GEBARA, 2007, 2008, 2009), em que discutimos como o processo de ensinoaprendizagem de Física, o tipo de escola cursado e a estrutura social e familiar se refletem no desempenho em questões de vestibulares.

Na década de 1990 teve início uma série de iniciativas de avaliação da educação brasileira . Foram criados, na esfera federal, o Sistema Nacional de Avaliação da Educação Básica (SAEB), a prova Brasil, o Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), o "Provão", o Enade, além de inúmeras outras avaliações estaduais e municipais. O papel de destaque que as avaliações têm na educação brasileira subsidiam e servem de indicadores para políticas públicas. Embora a validade desses exames venha sendo questionada, sua divulgação, na forma de classificação das escolas, exerce forte influência sobre a opinião pública, sendo utilizada pelos pais como critério de escolha da escola dos filhos.

O Enem, criado em 1998, tinha como proposta inicial a avaliação do perfil de saída dos egressos do ensino médio, permitindo ao poder público localizar falhas no processo de formação dos jovens - que dificultam sua realização pessoal e sua inserção no processo de produção da sociedade - dimensionando-as e, idealmente, sanando -as. Embora a divulgação das médias de cada escola não fizesse parte da proposta inicial do exame, tais resultados tornaram-se referência da qualidade das mesmas, pressionando aquelas que não vão bem e gerando um movimento positivo no sentido da melhoria do ensino como um todo. Estes resultados também permitem comparar o desempenho das escolas públicas e privadas. Neste sentido, a avaliação pode ser entendida como promotora da melhoria da qualidade da educação (CASTRO e CARNOY, 1997) e pode ser associada à promoção de políticas de equidade (CASTRO, 1999).

Anterior a essas avaliações são os exames vestibulares, elemento de mediação do ensino médio para a universidade, cuja existência é devida, principalmente, à escassez de vagas no ensino superior. Segundo Krasilchik, os vestibulares exercem "função normativa mais poderosa do que os programas

oficiais, livros didáticos, propostas curriculares ou os atuais parâmetros † " e "mais do que cumprir a função classificatória para decidir quais os alunos que podem entrar nas escolas superiores, têm grande influência nos ensinos fundamental e médio" (2000) .

Contudo, a análise do desempenho dos estudantes nos vestibulares, com o intuito de melhorar a qualidade da educação e a aprendizagem, contribuindo para identificar quais fatores escolares influenciam o desempenho dos estudantes, é pouco explorada, principalmente por que

" os exames podem fornecer dados sobre a população escolar cumprindo a maior função da avaliação, ou seja, a de informar à sociedade, às escolas, aos alunos, aos professores e aos pais sobre o aprendizado dos estudantes, da eficiência da escola em função das políticas públicas e das relações contextuais entre os estabelecimentos de ensino e a comunidade nas quais se situam". (KRASILCHICK 2000)

Os resultados de diferentes avaliações têm apontado que existe uma diferença marcante no desempenho em Física entre rapazes e moças. Esta questão tem relação direta com a preocupação manifestada por pesquisadores de diferentes países com a baixa escolha de carreiras científicas por parte das mulheres. Pesquisas apontam a percepção da ciência como algo masculino, visão que é reforçada pela construção de papéis sociais pela família e pela escola (REZENDE e OSTERMANN, 2007)

Ações afirmativas no acesso às universidades públicas brasileiras levaram ao aumento da reflexão sobre o significado e os desvios associados à aplicação do mesmo exame a distintos grupos sociais e/ou educacionais (KLEIN, FONTANIVE e CARVALHO, 2007).

Nota -se que essas discussões e/ou análises são mediadas por provas, as quais são formadas por um conjunto de questões. Nosso propósito é discutir se existe diferenciação por gênero nas questões de Física, independentemente da proficiência geral dos rapazes ou das moças em Física. Compreender essa diferenciação pode permitir modificar a forma de abordagem de alguns temas em sala de aula, e no formato das avaliações .

## Universo analisado e técnicas estatísticas

Foram analisados os resultados de 23 anos de aplicação do vestibular pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), entre os anos de 1987 e 2009, totalizando 46 questões ‡ . Optamos pelas questões relativas à primeira fase do exame para obtermos um universo com menos filtros e um grande número de estudantes envolvidos, cerca de 800 mil candidatos, tanto de instituições públicas quanto privadas do sistema educacional . A análise da primeira fase nos permite ampliar a diversidade do universo investigado, uma vez que, excluídos em função dos objetivos da pesquisa os que não completaram o ensino médio ("treineiros") e os que não pontuaram em nenhuma das questões, contamos com a ampla maioria dos inscritos.

As técnicas associadas ao desempenho diferencial da questão , differential item functioning g (DIF), comparam o desempenho de dois grupos em uma questão (ou pergunta) específica, o grupo focal e o grupo de referência (ANGOFF, 1993). O grupo focal é aquele a ser analisado, sendo caracterizado em geral por minorias e/ou grupos discriminados/possivelmente discriminados, enquanto o grupo de referência é, em geral, formado pela maioria (supostamente) com melhor desempenho. As análises de DIF foram desenvolvidas para questões de múltipla escolha, enquanto que as questões do vestibular Unicamp são dissertativas. Para podermos utilizar essa metodologia, definimos como acerto obter uma nota maior ou igual à metade do valor possível da questão. Na Tabela 1 são apresentados os valores calculados para as questões com acerto geral superior a 25%.

O pressuposto geral de avaliações é que todos os candidatos têm a mesma proficiência sobre o conteúdo. Nas análises de desempenho diferencial considera-se que diferentes grupos podem apresentar proficiências distintas, devendo, portanto, ser comparados em faixas de proficiência similar. r. O indicador de proficiência utilizado foi a nota em Física na primeira fase (formada pela soma das notas das duas questões) em uma escala de zero a dez. Foram definidas cinco faixas de notas, como sugerido por Sheuneman (1979).

Haenszel e Maentel (1959) propuseram uma técnica diferencial para análises estatísticas na área de saúde pública que foi adaptada para análises de DIF. Cada grupo apresenta um número de candidatos que acertam a questão (A, "referência" ou C, "focal") e que erram a questão em análise (B, "referência" ou D, "focal").

É possível calcular a razão das probabilidades de acerto (ANGOFF, 1993) em cada faixa de proficiências

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onde a é a razão das probabilidade de acerto, conhecida também como razão de chance (odds ratio), normalizada pelo número de candidatos em cada faixa k (Nk) . Se os dois grupos têm a mesma probabilidade de acerto, a é igual a um, porém, se um dos grupos apresenta um desempenho distinto na questão, o índice é desbalanceado, para valores acima ou abaixo da unidade. Para simplificar a análise, a é transformado no índice de Mantel -Haenszel (MH), o qual é expresso por MH = -3,25 x ln(a). A partir do cálculo de MH, podemos separar as questões em três grupos (LÓPEZ -PINA, 2004).

- · Tipo A: |MH|&lt;1. Não apresenta diferenciação estatisticamente significativa (e.s.) em nenhum grupo.
- · Tipo B: 1,0&lt;|MH|&lt;1,5. Apresenta diferenciação e.s. a favor de algum dos grupos.
- · Tipo C: |MH|&gt;1,5. A questão apresenta grande diferenciação a favor de algum dos grupos.

## Desempenho em Ciências, Gênero e Solução de Problemas

Definir diferenças de desempenho associadas a gênero é, no mínimo, uma proposta arriscada e controversa. Hyde e Linn (2006) realizaram uma compilação e análise de mais de 5000 trabalhos relativos a diferenças de gênero em matemática e ciências indica alguns resultados importantes para situar a discussão. Em um subconjunto de 100 trabalhos relativos a ciências, as autoras observaram que

Para a resolução de problemas complexos, uma competência altamente relevante para carreiras de ciências, tecnologia, engenharia e matemática, inexiste distinção no ensino fundamental, porém uma pequena diferença favorecendo os meninos aparece no ensino médio (HYDE e LINN, 2006, tradução nossa)

Spelke (2005) argumenta que, apesar de pequenas, existem diferenças cognitivas associadas a gênero, relacionadas à forma de discutir e/ou resolver testes e problemas:

Meninas e mulheres muitas vezes superam os meninos e os homens em testes de fluência verbal, cálculo aritmético, e memória para a localização espacial dos objetos. Em compensação, os meninos e os homens apresentam melhor desempenho em testes de analogias verbais, problemas de matemática, memória e para a configuração geométrica de um percurso ou do ambiente (Spelke, 2005, tradução nossa).

Diante do exposto, vamos analisar r as características das questões de Física que apresentam valores e.s. para o índice de MH, ou seja, questões com viés de acerto associado a gênero.

## Questões com desempenho diferencial em gênero

Além da análise DIF por gênero, vamos separar os candidatos por rede escolar onde cursaram o ensino médio: pública, privada ou em ambas. A Tabela 1 apresenta o número de participantes em cada um dos grupos, bem como sua nota média, a porcentagem de acerto geral e os índices de MH.

Vamos focar nossa análise em nove questões que apresentaram diferenciação favorável às moças ou aos rapazes. Não foi possível identificar uma área preferencial do conhecimento em Física que favorecesse algum gênero .

A Tabela 2 mostra que o viés favorável masculino é maior na rede pública (14 questões) do que na rede privada (sete questões). Este resultado sugere que maior capital social, econômico e/ou cultural (associado à rede privada de ensino) propicia maior equidade no aprendizado de Física entre pessoas de gêneros distintos.

Tabela 2) DIF separadas por índice MH: tipo A-sem diferenciação; tipo B-com diferenciação e tipo C-com diferenciação muito favorável

Tabela 1) Ano do Vestibular, questão, número de participantes, notas médias em Física e os índices de MH por rede escolar.

## DIF favorável às mulheres

A questão mais favorável às mulheres relaciona-se à atração e repulsão entre cargas elétricas. (Vest. 1991, q.1), apresentada de forma direta e sem contextualização. Pode ser considerada "fácil" em função da média apresentada: 9,4 pontos em 10,0 possíveis.

No Vestibular 1998, a questão contextualizada sobre clima, apresentava uma estrutura mista: uma introdução sobre o El Niño, seguida de duas perguntas em que foram fornecidas as equações e os dados necessários para a resolução. Ainda que contextualizada, não exige transcrição das informações para a linguagem física.

Outra questão com viés feminino favorável versa sobre tomografia (ressonância magnética nuclear, Vest. 2008, q.2), sendo um exemplo de aplicação de Física no contexto de saúde pública, com abordagem CTS. É um tema pouco conhecido, ou mesmo desconhecido, para os candidatos. Após uma introdução genérica sobre saúde (possível área de maior interesse feminino), é apresentada a equação e o gráfico correspondente (um gráfico linear, de leitura direta), bem como os dados auxiliares necessários. A estrutura formal da questão é semelhante à do "El Niño", com introdução dissociada das perguntas.

Um resultado interessante foi observado na questão 1 do Vestibular 1989, que trata de um carro pingando gotas de óleo enquanto se desloca em movimento uniforme. Esta questão apresenta alta discriminação favorável às alunas egressas da rede pública de ensino, tendo apresentado MH=3,32, que é bastante elevado. Seu enunciado apresenta características de "exercício" e não de "problema".

## DIF favorável aos homens

Existe um maior número de questões com favorecimento masculino, e essas apresentam valores , em geral , mais elevados do índice MH do que as questões com favorecimento feminino.

Uma dessas questões (Vest. 1988, q.1) discute se um relógio de pêndulo atrasa ou adianta em função da expansão térmica do pêndulo, que é consequencia da temperatura. Também questiona se a frequência das oscilações irá depender da força da gravidade, ao propor a possibilidade do relógio ser transportado para a Lua. É necessário conhecimento para além do que está sendo apresentado no texto, seja no que se refere à expansão térmica, seja no que diz respeito à gravidade lunar.

A viagem do Sr. P. K. Aretha a outro planeta (Vest. 1993, q.1) necessita de interpretação para a equação de movimento, com um contexto que remete à ficção científica, alienígenas e viagens a velocidade da luz. § Observações empíricas sugerem que a intensidade com que os rapazes lêem (e apreciam) histórias em quadrinhos e ficção científica é maior do que a das moças.

O eco e o tempo de resposta do ouvido humano constituem-se no tema da próxima questão a ser analisada (Vest. 1988, q.1). Apesar de ser uma questão

(simples) de MRU, a proposição de definir o tempo a partir da velocidade e da distância não é a operação usual quando se analisam movimentos com velocidade constante.

- O mapa de uma cidade, com suas quadras e o traçado de uma linha de metrô, foi outra questão que desfavoreceu as mulheres (Vest. 2004, q.1). A princípio, não parece ser r uma questão com viés masculino, mas as observações de Spelke (2005) sobre a capacidade masculina de orientação espacial justificariam o resultado observado. A questão sobre o tempo de vôo do mosquito transmissor da dengue proposta em 2008 retorna à competência de localização espacial, o que, aparentemente, é um ponto forte de favorecimento masculino .

## Conclusões

Uma análise do desempenho em Física na primeira fase do vestibular Unicamp, considerando apenas as notas brutas apresenta favorecimento masculino em todas as questões. Contudo, ao utilizarmos o desempenho diferencial das questões observamos que algumas apresentam viés de gênero feminino.

- O que encontramos em comum em todas as questões com viés feminino é uma estrutura linear na forma de propor a tarefa. Nas questões contextualizadas notamos um certo distanciamento entre o que é apresentado como contexto e o que é necessário para a resolução.

As questões em que os homens têm desempenho preferencial caracterizamse por apresentar enunciados menos lineares, ou estarem contextualizadas em universos de interesses masculinos. Os dados obtidos corroboram as análises de Spelke (2005) apontando favorecimento masculino nas questões de Física associadas à orientação espacial .

Estes achados são preliminares e precisam ser investigados mais profundamente em estudos subsequentes, inclusive com a análise de como as resoluções das questões foram conduzidas. Entretanto, a percepção do fato de homens e mulheres apresentarem diferentes maneiras de "ler" e resolver questões de Física, ou seja, diferentes formas de compreensão, pode prover uma ferramenta consistente que permita explorar favoravelmente interesses, padrões de comportamento verbal e social e, com isso, melhorar a aprendizagem de Física de ambos .

## Bibliografia

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## Apêndice

Questões com desempenho diferencial significativo em relação a gênero.

## Vestibular 1988 -Questão 1

Um antigo relógio de pêndulo é calibrado no frio inverno gaúcho . Considerando que o período do pêndulo deste relógio é dada pela expressão ao lado, onde l é o comprimento do pêndulo e g é a aceleração local da gravidade, pergunta-se:

- a) Este relógio atrasará ou adiantará, quando transportado para o quente verão nordestino?
- b) Se o relógio for transportado do nordeste para a superfície da Lua, nas mesmas condições de temperatura? Justifique as respostas

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## Vestibular 1989 -Questão 1

Um carro a uma velocidade constante de 18 Km/h, está percorrendo um trecho de rua retilíneo. Devido a um problema mecânico, pinga óleo do motor à razão de 6 gotas por minuto.

- a) Qual é a distância entre os pingos de óleo que o carro deixa na rua?

## Vestibular 1991 -Questão 1

Duas cargas elétricas Q1 e Q2 atraem-se, quando colocadas próximas um da outra.

- a) O que se pode afirmar sobre os sinais Q1 e de Q2?
- b) A carga Q1 é repelida por uma terceira carga, Q3, positiva. Qual é o sinal de Q2?

## Vestibular 1993 -Questão 1

- O Sr. P. K. Aretha afirmou ter sido seqüestrado por extra-terrestres e ter passado o fim de semana em um planeta da estrela Alfa da constelação de Centauro. Tal planeta dista 4,3 anos-luz da Terra. Com muito boa vontade, suponha que a nave dos extra 8-terrestres tenha viajado com a velocidade 7 da luz (3,0 x 10 8 m/s), na ida e na volta. Adote 1 ano = 3,2 x 10 7 segundos. Responda:
- a) Quantos anos teria durado a viagem de ida e volta do Sr. Aretha?
- b) Qual a distância em metros do planeta à Terra?

## Vestibular 1998 -Questão 1

- O menor intervalo de tempo entre dois sons percebido pelo ouvido humano é de 0,10 s. Considere uma pessoa defronte a uma parede em um local onde a velocidade do som é de 340 m/s.
- a) Determine a distância x para a qual o eco é ouvido 3,0 s após a emissão da voz.
- b) Determine a menor distância para que a pessoa possa distinguir a sua voz e o eco.

## Vestibular 1998 -Questão 2

- O fenômeno "El Niño", que causa anomalias climáticas nas Américas e na Oceania, consiste no aumento da temperatura das águas superficiais do Oceano Pacífico.
- a) Suponha que o aumento de temperatura associado ao "El Niño" seja de 2 ºC em uma camada da superfície do oceano de 1500 km de largura, 5000 km de comprimento e 10 m de profundidade. Lembre que Q=mc DT. Considere o calor específico da água do oceano 3 4000 J/kg ºC e a densidade da água do oceano 1000 kg/m 3 . Qual a energia necessária para provocar este aumento de temperatura?
- b) Atualmente o Brasil é capaz de gerar energia elétrica a uma taxa aproximada de 60 10 GW (6,0x10 10 W). Se toda essa potência fosse usada para aquecer a mesma quantidade de água, quanto tempo seria necessário para provocar o aumento de temperatura de 2 ºC?

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## Vestibular 2004 -Questão 1

Os carros em uma cidade grande desenvolvem uma velocidade média de 18 km/h, em horários de pico, enquanto que a velocidade média do metrô é de 36 km/h. O mapa ao lado representa os quarteirões de uma cidade e a linha subterrânea do metrô.

- a) Qual a menor distância que um carro pode percorrer entre as duas estações?
- b) Qual o tempo gasto pelo metrô (Tm) para ir de uma estação à outra, de acordo com o mapa?
- c) Qual a razão entre os tempos gastos pelo carro (Tc) e pelo metrô para ir de uma estação à outra, Tc/Tm? Considere o menor trajeto para o carro.

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## Vestibular 2008 -Questão 1

- O texto 2 da coletânea se refere ao combate ao mosquito vetor da dengue . Um parâmetro importante usado no acompanhamento da proliferação da dengue nas grandes cidades é o raio de vôo do mosquito, que consiste na distância máxima dentro da qual ele pode ser encontrado a partir do seu local de origem. Esse raio, que em geral varia de algumas centenas de metros a poucos quilômetros, é na verdade muito menor que a capacidade de deslocamento do mosquito.
- a) Considere que o mosquito permanece em vôo cerca de 2 horas por dia, com uma velocidade média de 0,50 m/s. Sendo o seu tempo de vida igual a 30 dias, calcule a distância percorrida (comprimento total da trajetória) pelo mosquito durante a sua vida.
- b) Assumindo que a pressão necessária para perfurar a pele humana seja P = 2,0x10 7 N/m 2 , calcule a força mínima que deve ser exercida pelo mosquito na sua picada. A área do seu 11 2 aparelho bucal picador em contato com a pele é A = 2,5x10 -11 m 2 .

## Vestibular 2008 -Questão 2

- O diagnóstico precoce de doenças graves, como o câncer, aumenta de maneira significativa a chance de cura ou controle da doença. A tomografia de Ressonância Magnética Nuclear é uma técnica de diagnóstico médico que utiliza imagens obtidas a partir da absorção de radiofreqüência pelos prótons do hidrogênio submetidos a um campo magnético. A condição necessária para que a absorção ocorra, chamada condição de ressonância, é dada pela equação f= gB, sendo f a freqüência da radiação, B o campo magnético na posição do próton, e g=42 MHz/T. Para se mapear diferentes partes do corpo, o campo magnético aplicado varia com a posição ao longo do corpo do paciente.

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- a) Observa-se que a radiação de freqüência igual a 63 MHz é absorvida quando um paciente é submetido a um campo magnético que varia conforme o gráfico acima. Em que posição x do corpo do paciente esta absorção ocorre?
- b) O comprimento de onda é a distância percorrida pela onda durante o tempo de um período. O período é igual ao inverso da freqüência da onda. Qual é o comprimento de onda da 8 radiofreqüência de 63 MHz no ar, sabendo-se que sua velocidade é igual a 3,0 x 10 8 m/s?