CONCEITOS DE FÍSICA TÉRMICA: ESTUDO POR MEIO DE UM QUESTIONÁRIO

## CONCEITOS DE FÍSICA TÉRMICA: ESTUDO POR MEIO DE UM QUESTIONÁRIO

## CONCEPTS ON THERMAL PHYSICS: A QUESTIONARY STUDY

Wanderley P. Gonçalves Jr , Marta F. Barroso 1 2

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Universidade Federal do Rio de Janeiro / Instituto de Física, wpgjunior@gmail.com 2 Universidade Federal do Rio de Janeiro / Instituto de Física, marta@if.ufrj.br

## Justificativa e Objetivos

A compreensão da transferência de calor como condição para que um corpo em sua temperatura de fusão mude de fase apresenta-se como uma dificuldade explicita para uma grande parte dos estudantes. Este, dentro de vários outros conceitos básicos de física térmica, foram alvo de diferentes levantamentos sobre as dificuldades de aprendizagem dos alunos (Viennot, 1998; Arons, 1997).

A utilização de estratégias didáticas e diversificados materiais didáticos para superar essas dificuldades torna essencial a existência de mecanismos de avaliação da aprendizagem dos estudantes. A utilização de ferramentas de análise como questionários padronizados torna esta avaliação mais simples e adequada.

Neste trabalho, analisamos as concepções sobre física térmica de estudantes em diversos momentos de sua trajetória escolar por meio da aplicação de um teste padronizado. O objetivo era analisar as características do teste e observar sua adequação a estudantes brasileiros, além de levantar as dificuldades dos estudantes.

## Marco Teórico

Os professores de ensino médio costumam observar e relatar que os alunos, na discussão dos conceitos introdutórios de física térmica, apresentam quase sempre os mesmos tipos de dúvidas e os mesmos erros conceituais nas avaliações. Este relato também é verificado extensamente na literatura da área de ensino de física (Viennot 1998).

As diferentes estratégias e sequências propostas para o processo de aprendizagem desses conceitos torna interessante o uso de avaliações das concepções dos estudantes, antes e depois do processo de ensino. Questionários padronizados, como o proposto para a avaliação dos conceitos de física térmica (Yeo e Zadnik, 2001) que possam ser aplicados e analisados em diversos momentos da aprendizagem são uma ferramenta para essas avaliações.

- O questionário padronizado proposto por Yeo e Zadnik foi foi aplicado a alunos de ensino médio de duas escolas no Estado do Rio de Janeiro durante o ano de 2009. As respostas a estes questionários foram analisadas sob a ótica da compreensão da aprendizagem dos conceitos e da evolução dessa aprendizagem.

## Metodologia e Análise de pesquisa

O trabalho desenvolvido consistiu na aplicação de um questionário padronizado (Yeo e Zadnik 2001), em grupos de estudantes de ensino médio de escolas do Rio de Janeiro, num total de 433 respondentes. Os resultados da aplicação dos questionários, por série do ensino médio, foram levantados. Do grupo, 41,1% (ou 178 alunos) estavam na primeira série, 29,8 % (ou 129 alunos) estavam na segunda série, e 29,1% (126 alunos) estavam na terceira série. Destes alunos, 111 (ou 25,6%) não haviam estudado previamente o tema física térmica na educação básica (classificados como respondentes 'pré-instrução'), 196 (ou 45,3) já haviam estudado o tema (respondentes 'pós-instrução') e os 126 da terceira série já haviam feito a revisão do tema ('pós-instrução com repetição'). Na Figura 1, apresentamos as médias para cada grupo da aplicação desses testes. Na Figura 2, apresentamos o histograma dos resultados da aplicação do questionário a todos os alunos.

Figura 1 - A média dos resultados dos alunos para os diferentes grupos; a pontuação máxima nos testes é 26 pontosFigura 2 - Resultado (escore bruto) da aplicação dos questionários; a pontuação máxima nos testes é 26 pontos

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A análise das respostas foi feita com base em análise estatística tradicional (percentual de acertos por questão, obtenção dos escores brutos), seguida da

construção das curvas características das questões, ou itens (Hambleton, 1991 e Hambleton, 1993). Algumas das curvas características do item revelaram questões pouco adequadas à ideia de análise de um único conceito por item.

## Conclusões

O uso de questionários padronizados para avaliar a evolução dos estudantes é um recurso didático interessante. As possibilidades que um bom questionário nos apresenta são as de abordar de forma diferenciada as questões que revelam as maiores dificuldades dos alunos.

No caso do questionário proposto por Yeo e Zadnik (Yeo e Zadnik, 2001), observa-se que algumas questões revelam-se não adequadas à análise sob o prisma de avaliação da compreensão de um conceito único.

Verifica-se também, através de uma avaliação mais detalhada das respostas a questões específicas, que grande parte dos alunos respondentes não admitem a existência de água no estado líquido à temperatura de 0 C, e que o gelo sempre é o encontrado à temperatura de 0 C. Identifica-se então, tanto em alunos iniciantes o quanto em alunos já expostos a atividades escolares relativos ao tema, uma não compreensão do conceito de equilíbrio térmico. Aparentemente, os alunos entendem o congelamento da água como algo associado à sua temperatura, e não à perda de calor necessária para a mudança de estado. O mesmo tipo de dificuldade é revelado em itens relativos à vaporização da água. Nas respostas, predomina a ideia que a água fervendo tem a sua temperatura aumentada gradativamente.

Finalmente, a aplicação deste questionário em diversos ambientes escolares no ensino médio e no ensino superior no país pode nos revelar diferentes ênfases a serem trabalhadas com os estudantes para superação das dificuldades de compreensão dos conceitos básicos de física térmica.

## Referências

ARONS, Arnold B. Teaching Introductory Physics . New York: John Willey &amp; Sons, 1997.

HAMBLETON, Ronald K. Principles and Selected Applications of Item Response Theory. In: LINN, Robert L. Educational Measurement. Third Edition. American Council on Education Series on Higher Education . Phoenix: Orix Press, 1993. P. 147-200.

HAMBLETON, Ronald K.; SWAMINATHAN, H.; ROGERS, H. Jane. Fundamentals of Item Response Theory . Newbury Park: SAGE Publications, 1991.

VIENNOT, Laurence. Experimental Facts and Ways of Reasoning in Thermodynamics: Learners' Common Approach. In: TIBERGHIEN, Andrée; JOSSEM, E. Leonard; BAROJAS, Jorge. Connecting Research in Physics Education with Teacher Education. International Commission on Physics Education, 1998. Disponível em: &lt;http://www.physics.ohio-state.edu/~jossem/ ICPE/C3.html&gt; Acesso em: 27 nov. 2010.

YEO, Shelley; ZADNIK, Marjan. Introductory Thermal Concept Evaluation: Assessing Student's Understanding . The Physics Teacher , v. 39, p. 496-504, novembro, 2001.