INVESTIGAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE UM CURSO PREPARATÓRIO NA APRENDIZAGEM DE CONCEITOS EM MECÂNICA

## INVESTIGAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE UM CURSO PREPARATÓRIO NA APRENDIZAGEM DE CONCEITOS EM MECÂNICA

Luismar Barbosa da Cruz Junior , Ricardo Kagimura 1 2

1 Instituto de Física/Universidade Federal de Uberlândia, luismar.fisica@gmail.com 2 Instituto de Física/Universidade Federal de Uberlândia, kagimura@ufu.br

## Resumo

A física no Ensino médio (EM) deve despertar nos alunos o interesse pela compreensão dos fenômenos da natureza, assim como apresentar os princípios e leis físicas, de tal forma que o aluno possa aplicá-los ou na explicação de fenômenos físicos, principalmente os do cotidiano, ou na quantificação de grandezas relacionadas a esses fenômenos. Adicionalmente, muitos desses alunos almejam ingressar em cursos de nível superior, onde os conteúdos de física fazem parte dos editais de seleção. Frequentemente, eles recorrem ao ambiente dos cursos preparatórios para exames de seleção (tal como o vestibular) com o objetivo de melhorar suas condições para a realização desses exames. Dessa forma, compreender e quantificar o quanto os alunos egressos ou concluintes do EM aprenderam, tanto na escola regular como nos cursos preparatórios é de suma importância, já que os resultados podem nortear políticas de melhorias do ensino. Assim, o presente trabalho objetivou caracterizar os alunos de um curso preparatório. Posteriormente, desejou-se compreender o quanto o curso preparatório pode auxiliá-los na melhora de suas concepções sobre os conceitos de mecânica. Para tanto, foi utilizado o questionário padronizado Force Concept Inventory (FCI) para obter esses dados. O público alvo foram alunos matriculados em um curso preparatório na cidade e Uberlândia - MG. Nossos resultados indicam que muitos alunos ainda possuem muitas dificuldades conceituais em mecânica mesmo após o egresso da escola regular e do curso preparatório. Palavras-chave: Conceitos Física, Mecânica, Ensino Médio, Curso Preparatório.

Palavras-chave: Conceitos Física, Mecânica, Ensino Médio, Curso Preparatório

## Introdução

No Ensino Médio (EM) é proposto por documentos oficiais (BRASIL, 1996; BRASIL, 1998; BRASIL, 1999; BRASIL, 2016) que os professores de física desse nível de ensino abordem os conteúdos de forma que possibilite ao aluno lidar com situações de sua vivencia compreendendo suas causas e seus aspectos práticos através da aplicação de leis e princípios físicos, além de dar consciência sobre as inovações tecnológicas. Espera-se que os alunos oriundos do EM possuam um amplo conhecimento dos conhecimentos de física, haja visto que já tiveram contato com a maior parte ou todos os pontos propostos para o EM. Entretanto, nota-se que esses alunos provenientes da rede pública ou particular, apresentam uma grande dificuldade relacionadas a essa área do conhecimento, dando indicio de que o ensino de física no EM não vem contemplando o papel de ferramenta de compreensão do mundo e muitos alunos terminam o nível médio com muitas dificuldades nos conteúdos de física. Desse modo, investigar esse problema de maneira formal faz-se necessário. No início da década de oitenta e ainda hoje, vários pesquisadores buscaram compreender os conhecimentos dos alunos em física básica (Halloun e Hestenes 1985a; Hestenes et al, 1992; McDermott, 1993; Bao et al.,2002), e geralmente voltados para alunos dos primeiros anos do nível superior, que de forma geral, possui as bases semelhantes aos alunos egressos do

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

23 a 27 de janeiro de 2017

EM. Nestes trabalhos os autores mostram que os alunos geralmente chegam em sala de aula apresentado uma grande quantidade de crenças e intuições derivadas de suas experiências cotidianas, onde essas crenças são denominadas como concepções alternativas. As concepções alternativas em física ainda hoje são muito estudadas, entretanto, esses pensamentos referentes aos conceitos de mecânica é uma tarefa ainda mais trabalhosa para elucidá-los. Isso se deve ao fato dos alunos estarem em contato diário com questões que envolvam movimento e se basearem no que seus sentidos lhe dizem, sem uma preocupação de levarem em consideração agentes 'ocultos' (ou parcialmente ocultos) aos nossos sentidos como força gravitacional, resistência do ar, atrito, entre outros. Para tanto, é necessário que o professor compreenda essas concepções alternativas dos alunos para que assim possa trabalhar e reduzir essa propagação de erros. Como descrito por vários autores (Shaffer e McDermott, 2005; Beichner, 1994) uma forma de compreender essas concepções de forma quantitativa é através de questionários diagnósticos de múltipla escolha, onde esses autores, partindo do pressuposto de que a quantidade de conceitos intuitivos dos indivíduos é limitada, espera-se que nas alternativas de resposta estejam descritas a maior parte das concepções utilizadas por eles. Desse modo, os questionários apresentam uma alternativa referente ao conhecimento cientificamente mais aceito atualmente e alternativas nas quais os conceitos intuitivos podem atrair a atenção do respondente, caso seu conhecimento científico não esteja bem estruturado. Motivados pelos fatos acima realizamos esta pesquisa num curso preparatório para vestibular, em dois turnos, matutino e noturno. Para a obtenção dos dados, foi utilizado o questionário padronizado FCI proposto por Halloun e Hestenes (1985b), que é baseado em questões conceituais sobre mecânica, ao qual foi aplicado antes do início de suas atividades em sala de aula (pré-teste) e ao final do curso (pós-teste). Os resultados do pré-teste podem nos dar uma imagem dos conhecimentos de mecânica dos alunos concluintes ou egressos do EM, enquanto o resultado do pós-teste nos dará informações do desenvolvimento desse aluno durante o período do curso pré-vestibular, possibilitando compreender o quanto este modelo de ensino contribui para o aprendizado desses alunos em mecânica. Por fim, foi analisado o ganho médio desses estudantes após o período do curso utilizando os mesmos critérios propostos por Hake (1998) para garantir uma padronização dos resultados de forma a tentar, em propostas futuras, reduzir essas dificuldades e contribuir para o aprendizado de futuros alunos. Um questionário pessoal também foi aplicado.

## Metodologia

Metodologia A primeira etapa da pesquisa foi a aplicação do questionário FCI realizada no dia 11 de janeiro de 2016 no curso preparatório. A aplicação desse se deu no primeiro dia de aula, antes do contato dos alunos com qualquer professor. O teste foi realizado individualmente, com duração de trinta minutos para resolução de trinta questões de múltipla escolha. Havia um fiscal supervisionando a sala e alertando os alunos quanto ao tempo já decorrido. Inicialmente, em ambos os turnos foi imposto que não houvesse contato entre os alunos para evitar que qualquer fator externo interferisse na coleta desses dados. Logo em seguida, começou-se a aplicação do questionário. Decorridos 30 minutos do início da aplicação os questionários foram recolhidos e por fim, a correção foi realizada. O Pós-Teste foi aplicado no dia 30 de março de 2016 em complemento com um pequeno questionário de informações do perfil deste aluno, cerca de 2 meses após o Pré-

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

Teste. Vale ressaltar que os professores das disciplinas de física não tiveram conhecimento das questões de ambos os testes, para que não houvesse influência nas respostas dos alunos. Por fim, de posse dos resultados do Pré e Pós Testes e do questionário do perfil pessoal dos alunos, foram realizados a coleta, tabulação e análise dos dados. Analisaremos de forma quantitativa os dados coletados e por fim foi realizado o cálculo do ganho médio dos alunos de cada turno. O ganho é definido como:

Ganho = [(Nota Pós -Teste - Nota Pré -Teste) / (30 - Nota Pré-Teste)] x 100% Eq. 1

## Resultados

Resultados Perfil dos Alunos Foram pesquisados um total de 60 alunos no turno matutino, onde todos os alunos eram egressos do EM. Os alunos do turno noturno, 33 no total, são em sua grande maioria alunos que ainda estão cursando o EM e uma pequena parte de pessoas que trabalham durante o dia, mas que já concluíram o EM. Participaram deste estudo 33 alunos desse turno. Apesar das aulas do turno noturno terem menor duração, os mesmos conteúdos foram lecionados.

Tabela 01: Origem escolar e quantidade de alunos que já tiveram contato com curso preparatório referente ao turno a) matutino e b) noturno.

Quando abordados sobre a dificuldade que eles possuíam na disciplina de física durante o EM, tanto no turno matutino, quanto no turno noturno, pode-se notar que cerca de 30% dos alunos relataram que tiveram pouca dificuldade. Esses dados serão contrapostos com o resultado do questionário mais adiante. É importante ressaltar o caráter subjetivo dessa abordagem, pois, depende de vários fatores, tais como, o interesse do aluno pela disciplina, como o professor abordou e cobrou o conteúdo nas provas, etc. A figura 1a e 1b apresentará esses dados em forma de gráfico referentes ao turno matutino e noturno respectivamente.

Tabela 02: Representação da visão dos alunos sobre sua dificuldade em física no EM referente ao turno a) matutino e b) noturno.

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

Como pode ser observado na Tabela 1a , grande parte dos alunos do turno matutino informaram que possuíam certa dificuldade em física no EM, visto que, 7 % não possuíam nenhuma dificuldade, 22% pouca dificuldade e 38% deles possuíam dificuldade e 33% que possuíam muita dificuldade. Na Tabela 1b , os alunos do turno noturno apresentaram uma proporção semelhante ao do turno matutino, onde foi informado que 34% tinham muita dificuldade enquanto 30% indicaram que tinham pouca ou nenhuma dificuldade. É importante ressaltar que, um dos alunos deste turno não teve nenhum professor de física durante todo o EM.

## Pré-Teste, Pós-Teste e Ganho Médio

Como o curso preparatório é um lugar onde os alunos revisam os conhecimentos já abordados durante o período do ensino médio, os resultados obtidos no pré-teste nos darão uma ideia sobre como é as concepções conceituais sobre mecânica referentes ao EM. É relevante ressaltar que provavelmente os alunos tiveram professores diferentes e formas diferentes de aprendizado, todavia, notou-se que as bases se mantem e os erros conceituais são semelhantes em maior parte dos alunos. Quanto aos resultados obtidos pelo Pós-Teste, ele nos dará informações da importância do curso preparatório para a formação elaborada dos conhecimentos conceituais sobre mecânica. Os histogramas apresentados nas Figuras 1a e 1b mostram, respectivamente, a relação quantitativa de acertos do Pré -Teste e Pós - Teste referente ao turno matutino. Em vermelho alunos que já haviam feito cursinho anteriormente.

Figura: 1a : Pré - Teste Matutino. 1b: Pós - Teste Matutino. Número total de alunos = 60.

<!-- image -->

<!-- image -->

O histograma da Figura 1a mostra as notas obtidas de todos os 60 alunos que fizeram o pré-teste no turno matutino. No eixo das abscissas encontra a quantidade de acertos obtidos no Pré-Teste e no eixo das ordenadas a quantidade de alunos que obtiveram as notas. Em complemento, apresentamos a quantidade desses alunos que já haviam feito algum curso preparatório anteriormente (em vermelho), N=35. Foi citado anteriormente no perfil dos alunos do turno matutino que 27% dos alunos possuíam pouca ou nenhuma dificuldade de física durante o EM. Entretanto, essa informação pode ser desconforme quando observamos seus escores no Pré-Teste, de fato, cerca de 50% desses alunos acertaram de 0 a 9 questões.

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

Comparando os resultados do Pré-Teste desse turno com o Pós-Teste aplicado no mesmo grupo pode-se observar um deslocamento para a direita nos picos, onde, o pico intermediário presente no grupo de 0 a 3 acertos se deslocou para o grupo de 4 a 6 acertos e houve um moderado aumento em boa parte dos demais. Um fator interessante é a presença de um aluno no grupo de 25 a 27 acertos. Para esse turno utilizamos de um grupo controle (N=74) que fizeram somente o Pós-Teste e a forma do histograma para este grupo é bem similar ao grupo experimental, indicando assim a não influencia do Pré-Teste no resultado do Pós-Teste do grupo experimental ( Figura 1b ).

Quanto ao turno noturno, 33 alunos no total, é composto majoritariamente por estudantes que ainda estão cursando o EM e que em sua maioria nunca haviam feito cursinho, N=22. Por esse motivo é o grupo de enorme importância, visto que estes resultados iniciais nos apresentarão uma base desses alunos quanto aos conhecimentos apropriados durante esses anos no EM regular e os resultados obtidos no Pós - Teste indicará se o curso preparatório auxiliará em uma melhoria significativa nesse grupo. O histograma da Figura 2a e Figura 2b apresentam, respectivamente, os resultados do Pré - Teste e Pós - Teste do turno noturno.

Figura: 2a : Pré - Teste Noturno. 2b : Pós - Teste Noturno. Em vermelho alunos que já haviam feito cursinho anteriormente. N = 33.

<!-- image -->

<!-- image -->

Assim como no turno matutino, o Pré - Teste dos alunos do turno noturno houve uma certa quantidade que obtiveram pontuação entre 0 e 6 pontos, que compõe o grupo principal de alunos desse turno, com 25 alunos, 76% do total de alunos. O resultado mostrado através da aplicação do Pré-Teste indica a pouca relação que os alunos fazem do conteúdo da sala de aula com a sua aplicação em problemas do cotidiano.

A partir da análise da quantidade de acertos do Pós-Teste do turno noturno podemos inferir algumas informações sobre estes alunos. Primeiramente, comparando com o resultado obtido no Pré-Teste podemos observar uma pequena melhora. Antes o pico do histograma se localizava nos escores entre 3 e 6 acertos, mas, após o período do curso, esse pico se deslocou e agora se localiza entre 6 e 9 acertos. Este desfecho representa que houve melhora da aplicação dos conhecimentos sobre mecânica, entretanto, infelizmente não houve significativa melhora, visto que, ainda se encontrar numa regia de baixo desempenho.

Em complemento, utilizando as informações das Tabelas 1a e 1b , onde foi informado o nível de dificuldade que os alunos apresentavam na disciplina, nota-se que existe uma discrepância com os resultados apresentados na Figura 1a e Figura

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

2ª , visto que, uma parcela significativa dos alunos indicou que havia pouca ou nenhuma dificuldade em física no EM, enquanto os resultados acima demostram justamente que existe uma grande falha na assimilação desse conhecimento. O baixo desempenho neste aspecto deve estar relacionado tanto a forma de ensino durante o EM quanto a passividade do aluno, aspectos clássicos do método tradicional de ensino.

Quanto aos conceitos de maiores índices de erros, pode-se notar que boa parte das questões apresentam um certo pico em determinadas alternativas, as quais muitas vezes essas alternativas referem à um distrator, de forma a atrair o aluno que os conceitos de mecânica ainda não estão fortemente ligados em seus conhecimentos. Os conceitos que apresentam maiores erros são apresentados na

Tabela 2 :

Tabela 2 : Concepções alternativas mais frequentes referente ao turno noturno.

Utilizando a relação dada pela Eq. 1 e calculando o ganho médio obtemos os valores de 7.1% para o turno matutino e 11.9% para o turno noturno. Pelos critérios propostos por HAKE (1998) as duas turmas de aluno se enquadram se enquadram no grupo de baixo desempenho. Outra informação que obtemos é que os alunos que já haviam feito cursinho anteriormente obtiveram rendimentos um pouco melhor se comparado com alunos que não haviam feito cursinho, dado que, o grupo de melhores escores é composto em sua maioria por esses alunos.

## Conclusões

Como apresentado nos resultados do Pós-Teste, os alunos do turno matutino, obtiveram um ganho médio de 7.1%, enquanto os alunos do turno noturno obtiveram um ganho médio de 11.9%. Como estudado por Hake (1998), esse trabalho obteve resultados em concordância, onde a metodologia tradicional apresenta baixo ganho médio, cerca de 20% ou menos, independentemente do nível de ensino (EM, cursinho ou Ensino Superior).

Essas dificuldades dos alunos em superar essas concepções alternativas podem ser relacionadas a metodologia de ensino, mas também, a forma como os alunos estudam, que geralmente é baseada apenas na resolução de exercícios sem se preocupar com os conceitos, que de certa forma se resume a memorização de técnicas e formulas para se sair bem na prova de vestibular.

Por fim, ainda podemos concluir que não existe uma relação direta para uma melhora expressiva dos conhecimentos de mecânica por parte dos alunos do cursinho e, apesar de maior ganho no turno noturno comparado ao matutino, não podemos afirmar que houve ganho significativo em ambos os turnos referente aos conhecimentos conceituais de mecânica.

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

## Referências

BAO, L.; HOGG, K.; ZOLLMAN, D. Model analysis of fine structures of student models: An example with Newton's third law. American Journal of Physics. v. 70, n. 7, p. 766-778, 2002.

BEICHNER, R. Testing student interpretation of kinematics graphs. American Journal of Physics. v. 62, p. 750-762, 1994. BRASIL, Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, Lei nº 9.394, de 20 de dezembro de 1996.

BRASIL, Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, Lei nº 9.394, de 20 de dezembro de 1996.

BRASIL, Conselho Nacional de Educação (CNE). Resolução n. 3, de 26 de junho de 1998. Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, DF, 5 ago. 1998

BRASIL, MEC, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, Conhecimentos de Física - Brasilia 1999.

BRASIL, MEC, Secretaria da Educação, Base Nacional Comum Curricular, 2 ed. 2016.

HAKE, R. R., Interactive engagement versus traditional methods: A sixthousandstudent survey of mechanics test data for introductory physics courses. Am. J. Phys. 66 n 1, p. 64 - 74. January 1998.

HALLOUN, I. A.; HESTENES, D. The initial knowledge state of college physics students. American Journal of Physics. v. 53, p. 1043, 1985a.

HALLOUN I. HESTENES D., Common-sense concepts about motion. American Journal of Physics. v. 53, p. 1056- 1985b.

HESTENES, D.; WELLS, M.; SWACKHAMER, G. Force Concept Inventory. Physics. Teaching. v. 30, p. 141-158, 1992.

McDERMOTT, L. Guest Comment: How we teach and how students learn - A mismatch? American Journal of Physics. v.61, n. 4, p. 295-298, 1993.

SHAFFER, P. S.; McDERMOTT, L. C. A research-based approach to improving student understanding of kinematical concepts. American Journal of Physics. v. 73, n. 10, p. 921- 931, 2005.

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