APOIO ACADÊMICO: AMPLIANDO E REAVALIANDO TUTORIAIS PROPOSTOS A ALUNOS INGRESSANTES

## APOIO ACADÊMICO: AMPLIANDO E REAVALIANDO TUTORIAIS PROPOSTOS A ALUNOS INGRESSANTES

Hugo dos Reis Detoni 1* , Marta Feijó Barroso 2

1 Universidade Federal do Rio de Janeiro - Instituto de Matemática, hugodetoni@gmail.com 2 Universidade Federal do Rio de Janeiro - Instituto de Física, marta@if.ufrj.br

## Resumo

Os elevados índices de abandono dos cursos do segmento STEM representam um sério desafio à comunidade acadêmica. Em especial, os cursos de Bacharelado em Física e Bacharelado em Física Médica da Universidade Federal do Rio de Janeiro têm enfrentado este problema há vários anos, o qual foi severamente agravado desde a sanção da Lei nº 12.711, conhecida como 'lei das cotas'. Ao passo que democratizou o acesso à universidade ampliando a entrada de alunos oriundos de escolas públicas, dentre elas as estaduais, evidenciou ainda mais as diversas deficiências trazidas do ensino prévio. Para reverter este cenário foi criado o apoio pedagógico em física, oferecido aos alunos ingressantes matriculados nos cursos em questão. No entanto, tal medida não produziu reflexos consistentes no desempenho dos alunos ao longo do primeiro semestre do curso, levando à intervenção no material didático com tutoriais durante as aulas do apoio pedagógico. Sua aplicação e avaliação em 2016, cujo enfoque foi a primeira metade da ementa, apontou pontos fortes e fracos do material sugerido. Em 2017, o material foi expandido de forma a abordar todo o conteúdo do curso e sua avaliação consolidou alguns resultados obtidos no ano anterior, além de apontar novas demandas para a reestruturação das atividades.

Palavras-chave: Ensino de Física, Tutoriais, Apoio pedagógico, Abandono universitário.

## 1. Introdução

O ingresso em cursos de ensino superior representa um momento decisivo na vida dos jovens. Este passo requer certa mudança nos hábitos de estudo e um amadurecimento em relação à universidade, cujas características em muito diferem daquelas de escolas de ensino médio. Contudo, grande parte dos jovens não está pronta para este passo tão grande. Uma das consequências deste fato é a elevação dos índices de abandono dos diversos cursos, sobretudo daqueles que compõem o segmento STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics).

Este cenário retrata com fidelidade a disciplina de Física I ministrada aos alunos ingressantes em diversos cursos da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Esta disciplina compreende um curso básico de mecânica, abrangendo desde vetores até rotações de corpos rígidos, incluindo cinemática, dinâmica, trabalho e energia e sistemas de partículas.

Ao acompanharem os índices de abandono de Física I dos cursos de Bacharelado em Física, Astronomia e Meteorologia entre os anos 1993 e 1996, Almeida et al. (2001) concluíram que, ao longo destes anos, em média 26% dos alunos largaram o curso ainda no primeiro semestre. No entanto, ao final de uma intervenção didática entre os anos de 1997 e 1999, este índice foi reduzido em média a 12%. Além disso, o índice de aprovação na disciplina atingiu 51% em 1999, representando um avanço em relação ao período anterior (1993 a 1996), quando sequer 35% dos alunos obtinham aprovação em Física I. Desde então, a atenção às

dificuldades dos alunos ingressantes e seu acompanhamento ao longo do curso se tornaram atividades constantes de alguns docentes do Instituto de Física da UFRJ.

Como resultado de uma série de medidas por parte da universidade no enfrentamento dessas dificuldades, o Conselho Universitário da UFRJ aprovou, em 2010, a criação do apoio pedagógico (CONSUNI, 2010), com a finalidade de desenvolver atividades de apoio acadêmico em física básica aos alunos ingressantes. Uma discussão mais detalhada sobre o apoio pedagógico encontra-se em (DETONI, 2016). Não obstante, pouca ou nenhuma melhora no desempenho dos alunos decorrente do apoio pedagógico foi observada nos anos que se seguiram.

A aprovação da Lei nº 12.711 de 29 de agosto de 2012 (BRASIL, 2012), conhecida popularmente como 'lei das cotas', trouxe novos obstáculos à universidade. Se por um lado democratizou o acesso ao ensino superior no país, por outro exacerbou o já profundo desencontro entre o currículo universitário e os alunos ingressantes (MCDERMOTT, 1991).

Neste trabalho apresentamos e analisamos novos resultados ao método descrito em (DETONI; ZARRO; BARROSO, 2017), implementado durante as aulas de apoio pedagógico em física oferecidas aos alunos ingressantes do curso de Bacharelado em Física da UFRJ. Por meio desta análise pretendemos evidenciar a consistência de alguns resultados outrora obtidos e apontar eventuais variações.

## 2. Concepções preliminares

Historicamente, os cursos que compõem o segmento STEM na UFRJ apresentam, em sua maioria, baixíssima relação candidato/vaga, indicando que são muito pouco procurados quando comparados a outros cursos mais difundidos como medicina, direito, entre outros. Destes cursos, aqueles que compõem a área de Tecnologia (engenharias diversas) lideram o índice de procura, seguidos por aqueles referentes às Ciências Exatas e da Natureza (Almeida et al., 2001). Como consequência direta, uma parcela maior de candidatos com notas medianas/baixas é admitida no processo seletivo da universidade, parcela esta que apresenta severas dificuldades acadêmicas oriundas da má formação no ensino médio.

As dificuldades apresentadas pelos alunos se fazem notar logo no primeiro semestre do curso. Almeida et al. (2001) diagnosticaram as principais fontes de dificuldades, sendo estas (1) a falta de domínio da linguagem, tanto em língua portuguesa quanto aquela específica utilizada na matemática, (2) a não percepção da existência de um método científico e, consequentemente, a dificuldade de aplicálo à física e (3) a inadequação de hábitos e métodos de estudo oriundos do período pré-universitário. Não é de se espantar, portanto, que altos índices de abandono e reprovação se façam presentes em meio a esta população de alunos.

O fracasso do ensino tradicional de física nas universidades é discutido há algumas décadas por diversos pesquisadores e tem sido registrado nas mais variadas revistas nacionais e internacionais. De particular importância é o trabalho realizado por Hake (1998) que, após avaliar os resultados obtidos por alunos de colégios e universidades estadunidenses no Force Concept Inventory (FCI) (HESTENES; WELLS; SWACKHAMER, 1992), concluiu que aqueles inscritos em cursos ministrados de forma tradicional aprendiam não mais que 25% daquilo que poderiam.

A adoção das notas do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) para o acesso aos cursos de graduação a partir de 2011 e a aprovação da Lei nº 12.711

(BRASIL, 2012) - lei das cotas - contribuíram para o agravamento deste já preocupante cenário. Tal lei prevê a reserva de 50% das vagas nas universidades para candidatos oriundos de escolas públicas, dentre elas as escolas estaduais, que oferecem um ensino reconhecidamente deficiente. Com efeito, o desencontro entre o currículo universitário e os alunos ingressantes ficou ainda mais evidente, deixando clara a necessidade de investimento em políticas de apoio acadêmico aos alunos.

O apoio pedagógico em física surgiu em 2010 como proposta para reversão do alto índice de evasão universitária encontrada na disciplina de Física I. Já no primeiro semestre de 2011 iniciaram-se as atividades de apoio acadêmico aos ingressantes do curso de Bacharelado em Física e Bacharelado em Física Médica, que contavam com dois encontros semanais, cada um com duração de duas horas. Durante estes encontros os alunos realizavam atividades de física em pequenos grupos. Tais atividades, contudo, consistiam de exercícios majoritariamente quantitativos, conhecidos como 'exercícios de fim de capítulo', nos quais pouco ou nenhum raciocínio conceitual é necessário para resolvê-los. Exigiam em grande parte manipulações matemáticas, muitas vezes desprovidas de raciocínio conceitual. Houve, portanto, a sensação em meio à comunidade acadêmica de que tais aulas não estavam atingindo seu objetivo.

A ineficácia dos exercícios quantitativos em promover a aprendizagem conceitual em física é reconhecida há algum tempo (MCDERMOTT, 1993). Por outro lado, o grupo de pesquisa em ensino de física da Universidade de Washington (EUA) dedicou-se ao longo das últimas décadas ao desenvolvimento de tutoriais para utilização em grupos reduzidos de alunos (MCDERMOTT; SHAFFER, 2002). Nestas atividades os alunos devem aplicar os conceitos físicos e suas definições operacionais para resolver problemas envolvendo situações cotidianas, buscando discutir suas ideias com os colegas e alcançar consenso. Os tutoriais não substituem o currículo tradicional de física, mas visam complementá-lo atuando diretamente nas dificuldades dos alunos com o conteúdo do curso.

Quanto à avaliação de intervenções metodológicas, existem atualmente diversas formas para se alcançar este fim, sendo a utilização de testes conceituais uma das mais empregadas, geralmente na forma de pré-teste e pós-teste. Diversos fatores devem ser levados em consideração ao se elaborar questões conceituais, principalmente com relação à habilidade específica que se deseja abordar e conteúdo tratado. Em geral emprega-se questões em formato de múltipla-escolha, uma vez que são mais facilmente corrigidas e quantificadas. Uma discussão mais aprofundada sobre o desenvolvimento de questões conceituais pode ser encontrada em (HALADYNA, 2004).

Esperava-se, portanto, que a adoção de tutoriais durante as aulas de apoio pedagógico ocasionasse uma melhora no rendimento dos alunos, que deveria ser refletida no curso tradicional de Física I. Para isto, diversos tutoriais foram desenvolvidos levando-se em consideração a ementa adotada na disciplina, bem como testes conceituais para avaliar o progresso dos alunos em aplicar conceitos e princípios físicos importantes. Os resultados obtidos através da análise dos prétestes e pós-testes indicam quais conceitos físicos e/ou habilidades são abordados pelos tutoriais com maior eficácia. Analogamente, apontam aqueles que devem ser revistos e eventualmente reformulados para que contribuam de fato com a aprendizagem conceitual em física.

## 3. Metodologia utilizada

O desenvolvimento dos tutoriais levou em consideração a ementa do curso tradicional de Física I. Após análise desta, optamos por subdividi-la em algumas unidades e, para cada unidade específica, desenvolvemos os tutoriais e a serem trabalhados, bem como seus respectivos pré-testes e pós-testes.

Esta metodologia se estendeu durante os anos de 2016 (DETONI, 2016) e 2017. Para o ano de 2016 foi possível a elaboração de tutoriais e testes conceituais abrangendo somente o primeiro bimestre, dividido em cinco unidades - (1) vetores, (2) cinemática unidimensional, (3) cinemática vetorial, (4) dinâmica e (5) teorema trabalho-energia. No ano seguinte os demais tutoriais e testes haviam sido desenvolvidos e, portanto, foi possível abranger toda a ementa. Logo, às cinco unidades do primeiro bimestre foram acrescentadas outras duas - (6) sistema de partículas, momento linear e sua conservação e (7) momento angular e sua conservação e dinâmica de corpos rígidos. Por sua vez, cada unidade específica consistia de algumas listas contendo os tutoriais a serem trabalhados em sala.

Os alunos recebiam às vésperas de cada aula a respectiva lista a ser trabalhada para que providenciassem a impressão. Durante as aulas os alunos eram encorajados a trabalhar em pequenos grupos, discutindo os tutoriais e tentando alcançar um consenso sobre cada um. Era fortemente enfatizado que deveriam desenvolver claramente seu raciocínio por escrito, evitando abreviações e aplicação de equações matemáticas sem o devido fundamento. Contavam ainda com a ajuda de monitores para tirar suas dúvidas - alunos do mesmo curso, porém de períodos mais avançados. Ao final da aula as listas eram recolhidas e não era fornecido gabarito dos tutoriais. Esta prática visava encorajá-los a debater efetivamente sobre as atividades com os monitores e desfavorecer a comum prática de sempre se buscar algum resultado numérico sem dar a devida atenção ao raciocínio empregado.

Figura 1: Exemplo de tutorial desenvolvido para a Unidade 3 (Cinemática Vetorial). Fonte: DETONI, 2016.

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Figura 2: Questões do pré-teste e pós-teste, respectivamente, para avaliação do conceito desenvolvido na Figura 1. Fonte: DETONI, 2016.

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Os pré-testes foram aplicados sempre ao início de cada aula, imediatamente antes do início da primeira lista de tutoriais de cada unidade. Os pós-testes, por sua vez, foram aplicados aproximadamente uma semana após o contato com a última lista da respectiva unidade. A Figura 1 exemplifica um tutorial desenvolvido para a unidade 3 (cinemática vetorial), abordando especificamente a construção e a operacionalização do conceito de velocidade instantânea de um móvel . A Figura 2 representa questões utilizadas no pré-teste e pós-teste desta mesma unidade para avaliar o impacto do tutorial sobre a habilidade detalhada anteriormente.

## 4. Resultados

Para avaliar o impacto dos tutoriais sobre as diversas habilidades e conceitos trabalhados, seja positivo ou negativo, desenvolvemos as medidas de ganho e perda. Para que tais medidas possam ser efetivamente aplicadas, faz-se necessário que sejam considerados somente os resultados daqueles alunos que participaram em ambos os testes de cada unidade. Os alunos tiveram seu desempenho acompanhado item a item, permitindo verificar seus resultados tanto no pré-teste quanto no pós-teste. Sendo assim definimos:

-  Ganho: percentual de alunos que, para cada item, respondeu de forma errada no pré-teste e de forma correta no pós-teste;
-  Perda: percentual de alunos que, para cada item, respondeu de forma correta no pré-teste e de forma errada no pós-teste;

A Figura 3 retrata o quantitativo de alunos presentes em ambos os testes de cada unidade nos anos considerados. As Tabelas 1 a 7 apresentam os resultados obtidos nos anos de 2016 e 2017, respectivamente, para as unidades trabalhadas.

Conforme evidenciado pela Figura 3, o quantitativo de alunos presentes em ambos os testes no ano de 2017 se manteve comparável àquele do ano anterior. Nota-se, inclusive, o forte declínio no registro de presença com a proximidade da prova do primeiro bimestre - imediatamente após a unidade 5. Após a primeira prova percebe-se um leve aumento no quantitativo de alunos. No entanto, não se alcança o patamar anterior - reflexo do alto índice de abandono do curso.

As Tabelas 1 a 5 sugerem que, em grande parte, os resultados obtidos em 2016 foram reproduzidos em 2017. Por outro lado, nota-se igualmente grandes variações nos resultados para alguns itens, cuja causa ainda permanece desconhecida. Ressalta-se positivamente os itens 1 da primeira unidade, 3 da segunda unidade, 3 da quarta unidade, 4 da sexta unidade e toda a sétima unidade por seus altos índices de ganho e baixos índices de perda. Em contrapartida, o conteúdo referente aos itens 4 da segunda unidade, 6 da quarta unidade, e 2 e 4 da quinta unidade deve ser revisto devido ao alto índice de perda e ganhos inexpressivos.

Figura 3: Quantitativo de alunos participantes em ambos os testes por unidade e por ano.

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Tabela 1: Unidade 1 - Ganho e perda por item em 2016 e 2017.

Tabela 2: Unidade 2 - Ganho e perda por item em 2016 e 2017.Tabela 3: Unidade 3 - Ganho e perda por item em 2016 e 2017.

Tabela 4: Unidade 4 - Ganho e perda por item em 2016 e 2017.

Tabela 5: Unidade 5 - Ganho e perda por item em 2016 e 2017.Tabela 6: Unidade 6 - Ganho e perda por item em 2017.

Tabela 7: Unidade 7 - Ganho e perda por item em 2017.

O tutorial exemplificado na Figura 1 faz parte de uma série de atividades desenvolvidas para abordar o conceito de velocidade instantânea . As questões propostas para mensurar a habilidade dos alunos em aplicar tal conceito a situações reais encontram-se na Figura 2 e seus resultados encontram-se representados no item 2 da unidade 3 (Tabela 3). Como se pode observar, os resultados mostram que em 2016 não se podia concluir com clareza se tais tutoriais eram eficazes, uma vez que índices semelhantes de ganho e perda foram observados. No entanto, sua reaplicação em 2017 mostrou um cenário melhor definido, sugerindo que modificações devem ser feitas ao conjunto de atividades para melhor adequá-las, uma vez que foram verificados alto índice de perda e baixo índice de ganho para o ano em questão. As outras atividades podem ser avaliadas de forma análoga.

Não obstante, cabe ressaltar que os índices de ganho e perda foram assim definidos para atuarem como indicadores da eficácia dos tutoriais. Existem diversas formas alternativas para defini-los e sua escolha depende a priori das necessidades e das especificidades de cada pesquisa, devendo o pesquisador avaliar sua aplicabilidade e conveniência.

## Referências

ALMEIDA, M. A. T. et al. Reversão do desempenho de estudantes em um curso de física básica. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 23, n. 1, p. 83-92, 2001.

BRASIL. Lei nº 12.711 de 29 de agosto de 2012. Dispõe sobre o ingresso nas universidades federais e nas instituições federais de ensino técnico de nível médio e dá outras providências. Diário Oficial da República Federativa do Brasil , Brasília, DF, 30 de agosto de 2012.

Conselho Universitário da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Resolução nº 17/2010 . Rio de Janeiro, 2010. Disponível em:

&lt;http://www.consuni.ufrj.br/images/Resolucoes/res17-10.pdf&gt;. Acesso em: 03 de março de 2018.

DETONI, H. R. Tutoriais em atividades de apoio a ingressantes na . 2016. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Física) -

universidade Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.

DETONI, H. R.; ZARRO, C. A. D.; BARROSO, M. F. Desenvolvimento e avaliação de exercícios tutoriais no instituto de física da UFRJ. In: SIMPOSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, 22., 2017, São Carlos. Atas... No prelo.

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