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RETENÇÃO E ESTRUTURA CURRICULAR NO PRIMEIRO ANO DE GRADUAÇÃO: POSSÍVEIS IMPACTOS DE DISCIPLINA FÍSICA I SER PRECEDIDA OU SIMULTÂNEA A CÁLCULO I

Fátima Araujo Machado, João Carlos Xavier

Evento
Simpósio Nacional de Ensino de Física ↗ (SNEF)
Edição
XXVI
Ano
2025
Data
20/01/2025
Linha de pesquisa
Currículo E Ensino De Físicacódigo De Apresentação
Tipo
Comunicação

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Texto completo

## RETENÇÃO E ESTRUTURA CURRICULAR NO PRIMEIRO ANO DE GRADUAÇÃO: POSSÍVEIS IMPACTOS DE DISCIPLINA FÍSICA I SER PRECEDIDA OU SIMULTÂNEA A CÁLCULO I

Fátima A. Machado 1 , João C. Xavier 2

1 Universidade Federal de Santa Catarina, fatima.machado@ufsc.br

2 Universidade Federal de Santa Catarina, j.xavier@ufsc.br

## Resumo

Este trabalho apresenta estudo preliminar, realizado no contexto de transição curricular dos cursos do Centro Tecnológico de Joinville da Universidade Federal de Santa Catarina, a partir do histórico de duas grades curriculares: uma com a disciplina Física I no primeiro semestre de graduação, junto às disciplinas de Cálculo I e Geometria Analítica, e outra grade com Física I no segundo semestre, posteriormente àquelas. Analisando dados institucionais de taxas de aprovação e de reprovação por falta por disciplina, por semestre, contrastamos, para as duas estruturas curriculares, as médias e coeficientes de correlação linear desses dados. Foi observado que, com a transição da disciplina Física I do segundo para o primeiro semestre curricular, o segundo semestre foi beneficiado em detrimento do primeiro, tanto nas taxas de aprovação como nas de reprovação por falta. Destacam-se, especialmente, os resultados para as correlações, constatando-se correlações significativas entre as taxas de aprovação de Física I e Cálculo I: positiva com Física no segundo semestre, indicando que um aumento na aprovação em Cálculo I tem mais chances de ser acompanhado de um aumento na aprovação em Física I com esta no segundo semestre; e negativa com Física I no primeiro semestre, indicando tendências opostas para mudanças na aprovação destas disciplinas quando concomitantes. A partir deste resultado, são discutidas as limitações do estudo e suas perspectivas de ampliação e aprofundamento a fim de melhor investigar o potencial benefício de uma estrutura curricular com Física I no segundo semestre, bem como explorar índices de reprovação que possam ser representativos de potencial evasão.

Palavras-chave : Estrutura curricular; Desempenho e evasão no primeiro ano de graduação; Correlações.

## Introdução

A evasão e a retenção universitárias são fenômenos amplamente documentados e estudados, sendo consenso o caráter multifatorial de suas causas, compreendendo desde aspectos socioeconômicos e vocacionais a institucionais e curriculares (Peron et. al., 2019, MEC, 1996). Há indicativos de que os semestres iniciais são os mais críticos nesta problemática (Ribeiro, 2005, Matta et al., 2017, Barroso e Falcão, 2004), estando associados à adaptação dos estudantes à universidade e ao estabelecimento de seu vínculo com a mesma.

Para cursos da área de ciências exatas, que apresenta historicamente os maiores índices de evasão (MEC, 1996), e também para a área das engenharias, estudos destacam o baixo rendimento em disciplinas de física e matemática nos semestres iniciais (de Oliveira et. al., 2018) - em especial naquelas comumente denominadas "Física I" e "Cálculo Diferencial e Integral I", o que pode ser um fator relevante para a evasão (Barroso e Falcão, 2004), uma vez que o contraponto da evasão se faz na continuidade e evolução do desempenho e do vínculo acadêmicos.

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

- O desempenho nestas duas disciplinas em particular é também multifatorial e possivelmente correlacionado entre si (Gerab e Valério, 2014) e com a carga horária do primeiro semestre de curso (Zarpelon, 2016).

As estruturas curriculares de cursos de física e engenharias contêm, tradicional e frequentemente, as disciplinas Física I, Cálculo Diferencial e Integral I e Geometria Analítica em seu primeiro semestre. Não obstante, é válido considerar se a alocação destas três disciplinas no primeiro semestre de curso pode contribuir para as altas taxas de reprovação que costumam apresentar.

No presente estudo, consideramos a possibilidade de a ausência da disciplina Física I no primeiro semestre de curso contribuir para um melhor desempenho dos estudantes nas demais disciplinas deste período, em particular Cálculo Diferencial e Integral I e Geometria Analítica.

- O cenário propício a esta exploração se dá nas transições curriculares dos cursos de graduação do Centro Tecnológico de Joinville da Universidade Federal de Santa Catarina: um bacharelado em ciência e tecnologia e sete engenharias. Em suas grades curriculares do ano 2016 (a ser denominada Grade 1), os cursos passaram a alocar a disciplina de Física I no primeiro semestre, concomitantemente a Cálculo Diferencial e Integral I e a Geometria Analítica, ao passo que em suas grades curriculares anteriores, do ano 2012 (a ser denominada Grade 2) alocaram a disciplina de Física I no segundo semestre, posteriormente às duas disciplinas de matemática.
- A partir exclusivamente de dados institucionais de número de estudantes matriculados, de aprovados e de reprovados por falta para cada disciplina, analisamos a diferença entre os valores médios e as matrizes de correlação entre tais dados na vigência de cada uma das referidas grades curriculares.

Inicialmente, apresentaremos a estrutura dos dados e o contraste, entre as Grades 1 e 2, das taxas de aprovação (tidas como indicadores de sucesso em disciplina) e de reprovação por falta (tidas como indicadores de abandono de disciplina). Em seguida, analisaremos as correlações entre estes indicadores para diferentes disciplinas do primeiro ano dos cursos, durante a vigência de cada Grade.

## Dados explorados: taxas de aprovação e de reprovação por falta

Com os dados acadêmicos de número de estudantes matriculados, aprovados e reprovados por falta dos oito cursos do campus, consideramos as seguintes disciplinas, a serem denotadas com as respectivas abreviações: Cálculo Diferencial e Integral I (CI), Geometria Analítica (GA), Física I (FI), Cálculo Diferencial e Integral II (CII), Álgebra Linear (AL) e Física II (FII).

Em termos temporais, consideramos as taxas de aprovação e de reprovação por falta de 2012 a 2019. O Quadro 01 apresenta os semestres em que cada disciplina é considerada pertencente a cada grade curricular, sendo "Grade 1" a grade curricular com Física I alocada no primeiro semestre dos cursos, e "Grade 2" aquela com Física I alocada no segundo semestre.

- O primeiro passo de análise considera o contraste das médias das taxas de aprovação e de reprovação por falta entre estas grades curriculares. Mais precisamente, a Figura 01 apresenta a diferença entre tais médias decorrida na transição curricular, i.e. "Grade 1 - Grade 2".

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A disciplina de Física II não foi incluída neste contraste por não possuir uma equivalente na Grade 2, na qual o conteúdo correspondente era distribuído em mais de uma disciplina.

Quadro 01: Semestres de vigência de cada grade curricular para as disciplinas analisadas.

Figura 01: Diferenças, da Grade 1 em relação à Grade 2, entre as taxas de aprovação e de reprovação por falta nas disciplinas Cálculo I (CI), Geometria Analítica (GA), Física I (FI), Cálculo II (CII) e Álgebra Linear (AL).

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Observa-se, por estas diferenças com a transição da Grade 2 para a Grade 1, que o segundo semestre dos cursos parece ter sido em geral beneficiado, enquanto o primeiro semestre parece ter sido prejudicado, ponderando-se que neste as variações mais significativas foram as negativas para aprovação e positivas para reprovação por falta.

A fim de melhor explorar se a presença ou ausência de Física I pode estar correlacionada ao desempenho dos estudantes nas disciplinas de matemática do primeiro, ou do segundo semestre, investigamos as correlações entre taxas de aprovação e de reprovação por falta para as disciplinas consideradas acima.

Vale esclarecer que os dados de reprovação por falta são baseados nos diários de classe entregues ao final do semestre pelos professores e pode contar com acordos entre professor e alunos de cada disciplina. Contudo, visto que em geral os estudantes com este tipo de reprovação são aqueles que deixaram de comparecer tanto às aulas como às avaliações, interpretaremos a taxa de reprovação por falta como uma medida, mesmo que aproximada, do abandono de disciplina.

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## Análise de correlações

O coeficiente de correlação linear (Paranhos et. al., 2014) indica o quão forte r ou fracamente correlacionados são determinados conjuntos de dados e deve ser interpretado com cautela, uma vez que, além de não significar relação entre as variáveis, é um indicador consideravelmente sensível aos dados - em especial para amostras pequenas, como é caso do presente conjunto de dados: 8 semestres para cada grade curricular analisada.

Além de seu pouco número, os dados não discernem calouros de veteranos cursando uma mesma disciplina de primeiro semestre, tampouco discernem seus cursos de graduação, dados socioeconômicos ou outras variáveis potencialmente relevantes num estudo mais profundo.

Dadas estas limitações, entende-se as correlações como um indicativo do quão forte ou fraca pode ser a tendência de que mudanças numa variável sejam acompanhadas de mudanças em outra, seja no mesmo sentido ou em sentidos opostos - independentemente do valor específico que elas assumam. Quanto mais próximo for de 1, em valor absoluto, mais forte a correlação, ao passo que valores r reduzidos correspondem a correlações moderadas ou fracas.

Apresentamos a seguir as correlações computadas, com destaque em negrito para os coeficientes de módulo maior ou igual a 0,6 .

## Correlação entre taxas de aprovação

O Quadro 02 abaixo apresenta as correlações entre taxas de aprovação em diferentes disciplinas, na vigência de cada grade curricular, do seguinte modo: para disciplinas alocadas em mesmo semestre, considerou-se a correlação entre taxas num mesmo semestre; já para disciplinas alocadas em semestres distintos, considerou-se a correlação entre taxas em semestres consecutivos. Por exemplo: na Grade 1, a correlação entre Física I e Cálculo I é entre as taxas no mesmo semestre, enquanto na Grade 2 a correlação é entre a taxa de Cálculo I num semestre e a taxa de Física I no semestre subsequente.

Quadro 02: Matriz de correlação entre taxas de aprovação em diferentes disciplinas conforme vigência de cada grade curricular.

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Embora haja outras correlações potencialmente significativas, especificamente envolvendo a disciplina de Álgebra Linear, concentremo-nos nas correlações entre Física I, Cálculo I e Geometria Analítica. Apresentamos na Figura 02 os dados e coeficientes de correlação entre estas três disciplinas, contrastando as diferentes grades curriculares.

Nota-se inicialmente que as correlações do Quadro 02 envolvendo Geometria Analítica são de fraca a moderadas e similares para as duas grades, indicando que

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mudanças nas taxas de aprovação em Física I ou em Cálculo I não estariam linearmente atreladas a mudanças correspondentes em Geometria Analítica, independente do semestre de alocação de Física I.

Contudo, a Figura 02 mostra que há um possível ponto destoante ( outlier ) para esta disciplina o qual afeta significativamente a correlação entre as taxas de aprovação de Geometria Analítica e de Cálculo I para a Grade 2, indicando portanto a importância de um estudo mais amplo para que se possa considerar quaisquer associações envolvendo as aprovações em Geometria Analítica.

Figura 02: Dados e coeficientes de correlação entre taxas de aprovação nas disciplinas Cálculo I (CI), Geometria Analítica (GA) e Física I (FI), conforme cada grade curricular.

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Em contrapartida, o coeficiente de correlação de módulo significativo e negativo ( r = - 0,725 ) entre as taxas de aprovação de Física I e de Cálculo I na Grade 1 indica que, na estrutura curricular com Física I no primeiro semestre, concomitante a Cálculo I, as aprovações nestas disciplinas seguem tendências opostas: um aumento nas taxas de aprovação em Cálculo I tem chances consideráveis de ser acompanhado de uma redução nas taxas de aprovação em Física I, e vice-versa.

Já o coeficiente de correlação de módulo considerável e positivo ( r = 0.703 ) entre as aprovações em Cálculo I seguidas de aprovações, no semestre seguinte, em Física I na Grade 2 sugerem que, nessa estrutura curricular, um aumento na taxa de aprovação em Cálculo I tem chances de ser acompanhado de um aumento na taxa de aprovação em Física I no segundo semestre.

Dessa forma, o que se pode inferir como indicativo por esta análise é que, no caso de eventual implementação de iniciativas acadêmicas que visem e logrem aumentar a aprovação de Cálculo I, é provável que: (i) isto seja acompanhado de redução correlata na aprovação de Física I quando simultânea, i.e. também no primeiro semestre; e (ii) isto seja acompanhado de aumento correlato na aprovação de Física I quando subsequente, i.e. no segundo semestre.

## Correlação entre taxas de reprovação por falta

O Quadro 03 apresenta as correlações entre taxas de reprovação por falta em diferentes disciplinas de um mesmo semestre, na vigência de cada grade curricular.

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Quadro 03: Matriz de correlação entre taxas de reprovação por falta em diferentes disciplinas conforme vigência de cada grade curricular.

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Novamente nos concentramos nas disciplinas de primeiro semestre, destacando as correlações mais significativas, cujos valores e dados são apresentados na Figura 03 a seguir.

Figura 03: Dados e coeficientes de correlação entre taxas de aprovação nas disciplinas Cálculo I (CI), Geometria Analítica (GA) e Física I (FI), conforme cada grade curricular.

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Entre as taxas de reprovação por falta em Cálculo I e Geometria Analítica, observa-se uma correlação fraca na Grade 1, paralelamente a uma correlação moderada a significativa na Grade 2. Este valor ( r = 0,646 ) pode indicar que desistências numa disciplina (CI ou GA) sejam mais provavelmente acompanhadas de desistência na outra (GA ou CI, resp.) com a ausência de Física I no primeiro semestre.

Já na Grade 1, com Física I no primeiro semestre, o coeficiente de correlação significativo - e positivo ( r = 0,653 ) é entre as reprovações por falta em Cálculo I e Física I, sugerindo que desistências numa destas disciplinas (CI ou FI) tendam a vir acompanhadas de desistências na outra (FI ou CI, resp.).

Uma possibilidade é que, na Grade 2, as taxas de reprovação por falta das disciplinas da matemática no primeiro semestre sejam mais representativas de potencial evasão do que tais dados referentes à Grade 1, na qual esta representatividade de potencial evasão resida em Cálculo I e Física I.

## Perspectivas e considerações finais

O presente estudo, realizado no contexto de reformulação dos Projetos Pedagógicos de Curso com a curricularização da extensão, teve o intuito de explorar as correlações acima como meio de analisar a presença ou ausência de Física I no primeiro semestre como um dos fatores que podem contribuir para a retenção no início de curso.

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Dada a complexidade das problemáticas de desempenho, retenção e evasão, especialmente nas áreas de física, engenharias e correlatas, pode-se considerar que melhorias provavelmente deverão envolver a combinação de múltiplas iniciativas. É nesse sentido que interpretamos as correlações: apontar as tendências com as quais mudanças nas taxas de uma disciplina, uma vez praticadas iniciativas que visem melhorá-las, sejam acompanhadas de mudanças - e quais - nas taxas de outra.

Desse modo, destaca-se a correlação entre as taxas de aprovação das disciplinas Física I e Cálculo I: significativamente negativa quando simultâneas, significativamente positiva quando não, sugerindo potencial benefício de uma estrutura curricular com Física I no segundo semestre.

Investigações acerca da abordagem de cálculo em disciplina de física em contexto com ambas as disciplinas no primeiro semestre de graduação citam, dentre outras problemáticas, a desarticulação entre as abordagens de conteúdos em comum e, paralelamente, certa competição entre estas disciplinas em suas demandas de dedicação ou priorização por parte dos estudantes (Santarosa e Moreira, 2011), e sugerem a importância da referida articulação no processo de atribuição semântica ao formalismo do cálculo, passível de realização através, por exemplo, de intervenções voltadas às áreas de formação dos estudantes (Santarosa, 2013).

Todavia, ao passo que o ensino de física pode contribuir para uma melhor apreensão da matemática como ferramenta, linguagem e estrutura (Pietrocola, 2012) em suas diversas aplicações técnicas e cotidianas, o ensino de Cálculo é, em particular, por si só objeto de diversas análises e propostas (Reis, 2001, Ciência Hoje, 2022). Vale, assim, considerar a possibilidade de iniciativas cabíveis numa estrutura curricular com Física I e Cálculo I não concomitantes, seja para Cálculo (Rafael, 2017) ou para Física (de Almeita et. al., 2001) separadamente, seja com a interconexão entre ambos no primeiro semestre de curso numa abordagem prioritariamente conceitual (Gautreau e Novemsky, 1997) e/ou experimental da Física.

Em vista destes resultados preliminares, justifica-se o aprofundamento destas análises a fim de corroborar se a alocação de Física I em primeiro ou segundo semestre tende realmente a ser mais um dentre os fatores potencialmente relevantes para o desempenho, retenção e eventual evasão universitária nas áreas de física, engenharia e correlatas. Para tanto, são previstas análises futuras a partir de dados acadêmicos dos estudantes individualmente, ampliando a amostra e permitindo melhor análise de correlações e inclusão de mais variáveis, além de levantamento e eventual aplicação da análise a outras instituições de ensino superior que tenham similar contraste histórico de grades curriculares como a explorada neste estudo.

## Referências

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Texto extraído automaticamente do PDF: podem existir erros de conversão, especialmente em fórmulas, tabelas e figuras.