Conceito de evidência: validade e Confiabilidade

Como vimos, as idéias sobre a validade e confiabilidade das evidências experimentais são fundamentais para uma compreensão da atividade prática como um todo, pois elas permitem ao experimentador julgar a qualidade das evidências e o conjunto dos dados obtidos. Portanto, elas também terão um papel decisivo sobre a qualidade das inferências e conclusões obtidas a partir dos dados experimentais.

Para explorarmos os conceitos de validade e confiabilidade, utilizamos uma questão que narra a estória de dois grupos que, durante uma aula de laboratório, mediram o tempo que uma esfera gasta para percorrer uma rampa (figura 5.6). Esse tema foi escolhido por ser similar aos temas de outras questões e instrumentos já descritos. Os grupos A e B realizaram seis medidas de tempo cada um e estes dados são apresentados numa tabela, com sua respectiva média ao lado. Os dois conjuntos apresentam a mesma média, porém, a dispersão dos dados de um dos grupos é maior do que o do outro.

Em seguida, são feitos três comentários. Os alunos são orientados a escolher qual comentário eles julgam mais apropriado e a fornecer uma justificativa para a escolha. Versões modificadas dessa questão podem ser encontradas em outras pesquisas (Allie e colaboradores, 1998; Leach e colaboradores, 2000; Lubben e colaboradores, 2001; Seré e colaboradores, 2001; Leach, 2002). Nosso objetivo nessa questão é analisar se os estudantes percebem a

Questão 1 – Questionário CE-1

Durante a realização de uma atividade no laboratório de Física, um grupo de alunos mediu o tempo que uma esfera gasta para percorrer uma rampa. Todas as medidas foram realizadas com a mesma esfera e soltando-a de uma mesma altura. Os valores estão representados na tabela abaixo:

Tempo (s) 1,5 1,3 1,5 1,2 1,7 1,5 1,1

De acordo com os dados na tabela, escreva qual o valor que melhor representa o tempo que a esfera gasta para percorrer a rampa. Justifique sua resposta.

diferença quanto à dispersão dos dados, ou seja, se os estudantes reconhecem que a dispersão dos dados também é um indicador da qualidade dos dados coletados, pois, quanto maior a dispersão, maior o desvio absoluto médio ou padrão do conjunto de dados, diminuindo-se assim, a precisão da medida.

Para podermos analisar melhor a visão dos estudantes sobre a variabilidade dos dados, sua dispersão, e a conseqüente validade e confiabilidade dos dados, abordamos essa questão de forma diferente da questão acima.

O item (iv) da questão 3 do Questionário CE – 1 (figura 5.4) diz que dois grupos realizaram, cada um, quatro coletas de dados para a altura h igual a 25 cm. Os grupos resolveram comparar as marcas deixadas nas folhas nas quais a esfera caia. Na figura, constava que as médias dos dois grupos eram iguais, porém um grupo apresentava valores muito espaçados entre eles. Foram feitos três comentários e os estudantes deveriam escolher aquele que julgassem mais adequado.

Se repararmos com cuidado, as duas questões abordam a relação entre a dispersão e a qualidade dos dados. Porém, na questão acima, os dados e a média são apresentados de forma numérica. Já no item (iv), a representação é gráfica. Então, esperamos que a comparação das respostas dos estudantes nessas duas questões possa esclarecer melhor suas concepções sobre essa relação.

Figura 5.6 – Questão sobre a validade e confiabilidade dos dados

Elaboramos ainda outra questão, que também narra um episódio. Desta vez, um grupo de estudantes investiga a influência da massa sobre o período de oscilação do pêndulo (figura 5.7). O grupo realiza, tomando alguns cuidados experimentais, duas seqüências de

Questão 1 – Questionário CE-2

Durante a realização de uma atividade no laboratório de Física, dois grupos de alunos mediram o tempo que uma esfera gasta para percorrer uma rampa. Todas as medidas foram realizadas com esferas de mesma massa e soltando-as de uma mesma altura. Os valores estão representados na tabela abaixo:

Grupo A Tempo (s) 2,1 2,9 2,5 2,5 2,9 2,1 (Média 2,5) Grupo B Tempo (s) 2,4 2,5 2,6 2,6 2,3 2,6 (Média 2,5) Sobre os dados, podemos fazer os seguintes comentários:

Comentário 1 – Os dados do grupo A são melhores, pois eles obtiveram dois valores iguais a média. Comentário 2 – Os dados do grupo B são melhores, pois as medidas estão todas entre 2,3 e 2,6 s, valores

mais próximos da média.

Comentário 3 – Os dados do grupo A são tão bons quanto os dados do grupo B, pois ambos possuem a

mesma média.

medidas e utiliza massas de 100 e 200 gramas. Os dados coletados pelo grupo são apresentados numa tabela onde constam as medidas e as médias de cada conjunto. As médias obtidas para as duas massas variavam pouco (0,76 e 0,74s, respectivamente). Em seguida eram fornecidos aos estudantes dois comentários.

Essa questão era dividida em dois itens. No item (i), os estudantes deveriam avaliar qual comentário era mais pertinente e fornecer uma justificativa para a escolha. Os comentários divergiam sobre a conclusão da suposta influência da massa sobre o período do pêndulo.

Desejamos identificar se os estudantes conseguem perceber que, apesar das médias serem diferentes, elas são quase iguais e, além disso, várias medidas para as duas massas, se sobrepõem, o que significa que as médias não possuem diferenças significativas. Isso indica que a massa não influencia no período de oscilação do pêndulo. Desejamos saber também, se os estudantes escolheram os comentários a partir da análise dos dados da tabela ou dão grande importância à variação mínima entre o valor médio de cada conjunto.

Figura 5.7 – Questão sobre a validade e confiabilidade dos dados

No item (ii) desejamos saber o quê os alunos sabem sobre os ‘cuidados experimentais’. Portanto, queremos saber se os estudantes são capazes de dizer quais cuidados experimentais o grupo de alunos adotou para coletar os dados. A consciência da necessidade de alguns cuidados experimentais é fundamental para a determinação da qualidade dos dados obtidos.

Questão 2 – Questionário CE-2

Durante a realização de outra atividade experimental, um grupo de estudantes investiga a influência da massa do pêndulo sobre o seu período. Para tanto, realizam duas seqüências de medidas, utilizando massas de 100g e 200g e tomando alguns cuidados experimentais. Os dados obtidos estão representados na tabela abaixo.

Massa 200g Período (s) 0,72 0,74 0,76 0,77 0,71 (Média 0,74) Massa 100g Período (s) 0,73 0,78 0,77 0,75 0,77 (Média 0,76)

Sobre os dados, podemos fazer os seguintes comentários:

Comentário 1 – O período do pêndulo depende da massa, pois os valores obtidos para as médias são

diferentes.

Comentário 2 – O período do pêndulo não depende das massas, pois as médias foram semelhantes. (i) Qual dos comentários você concorda mais? Justifique sua resposta.

(ii) O enunciado da questão diz respeito a cuidados experimentais. Você seria capaz de dizer quais

Esperamos que as respostas concentrem-se sobre os cuidados para se efetuar as medidas, a utilização de instrumentos precisos e sobre o controle de alguma variável importante para o problema. Desejamos saber também, quais desses cuidados são lembrados ou em quais os alunos depositam maior importância.