O conceito de força é abordado pela primeira vez no 7.° ano, no subtema "Planeta Terra", com a finalidade de explicar por que motivo a Lua não cai para a Terra ou os planetas para o Sol. É um dos conceitos fundamentais de toda a mecânica e um dos mais usados no estudo da Física. É, contudo, nossa opinião que a abordagem
formal deste conceito deverá ser realizada um pouco mais tarde, dado que no início do 3.° ciclo os alunos ainda não têm destreza para, por exemplo, compreender a diferença entre grandeza escalar e vectorial, tão importante para a compreensão conceptual deste conceito (e não só!...)
O conceito de "força" será analisado nos seguintes itens: 1. Opção 1 (Gráfico 19A e B)
2. Opção 2 (Gráfico 20A e B) 3. Justificação (Gráfico 21A e B);
4. Relação entre a opção 1 e a justificação (Tabela 12A e B) 5. Relação entre a opção 2 e a justificação (Tabela 13A e B) 6. Desenho (Gráfico 22A e B);
7. Contexto (Gráfico 23A e B); 1. Opção 1 (resposta correcta: 2)
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Gráfico 19A Opção 1 no préteste. Gráfico 19B Opção 1 no pósteste.
Ao analisar o gráfico 19A, relativo ao préteste, verificamos que apenas 6% dos alunos consideram que "depois do chuto, a força exercida deixa de actuar na bola". Por outro lado,
52% admite que "depois do chuto a força continua a actuar na bola";
37% possui a concepção de que "força" e "velocidade" são a mesma coisa, já que consideram que "depois do chuto a bola movese com força".
Contudo, por incompreensível que pareça, há um aluno que acredita que "depois do chuto a bola não se move porque não há força".
No pósteste, é significativo o aumento percentual de alunos que consideram que a força, depois do chuto, deixa de actuar (30%). Contudo, mesmo depois da intervenção realizada, 49% dos alunos continuam com a concepção de que, mesmo depois do chuto, a força continua a actuar. É também preocupante continuar a haver 19% de alunos a admitirem que "a bola se move com força".
Novamente verificamos que a linguagem comum tem uma influência extremamente grande na aprendizagem de conceitos de Física, traduzindo-se na dificuldade que os professores de Física sentem, quando pretendem dar significado cientifico a alguns termos utilizados simultaneamente na linguagem corrente e em ciência.
2. Opção 2
Quando se perguntou aos alunos se a frase "A força faz algo se mover" seria verdadeira, falsa ou incompleta, verificamos que:
- no pré-teste, 48% dos alunos consideraram que era verdadeira e igual percentagem admitiu que era incompieta. Apenas 2% considera que a frase é faisa (resposta 2); - no pós-teste, a percentagem de alunos que continua a considerar a frase verdadeira diminui para 23% e agora 74% admite que é incompleta. Deixa de haver alunos a classificar a frase como falsa.
Ao analisar o gráfico 21A, relativo à justificação dada no pré-teste, verificamos que houve variadíssimas respostas. Por exemplo, 6% relaciona a força com a velocidade (justificação 2), 7% apresenta influências da linguagem comum (justificação 4) e 26% não responde ou a resposta não tem significado (justificações 5 e 6). Todavia, a maioria (35%) considera que para existir movimento é necessário existir uma força (concepção aristotélica). Por outro lado, 20% confunde força com velocidade, ou seja, utiliza características da velocidade quando pretende referir-se à força (justificação 8).
No pós-teste (gráfico 21B), 32% já relaciona a força com a existência de variação de velocidade. No entanto, ainda há 13% de alunos que considera que só há movimento se existir uma força a actuar e 30% não responde ou responde sem significado. Estes resultados mostram como é difícil a aprendizagem deste conceito, mesmo quando se utilizam estratégias específicas para a sua conceptualização.
4. Relação entre a opção 1 e a justificação
Tabela 12A - Opção 1 vs Justificação no pré-teste
Justificação Total 1 2 3 4 5 6 7 8 Opção 1 1 Frequência 0 2 2 3 3 4 10 4 28 % Opção 1 0 7,1 7,1 10,7 10,7 14,3 35,7 14,3 100 % Justificação 0 66,7 100 75,0 50,0 50,0 52,6 36,4 51,9 2 Frequência 0 0 0 0 0 0 2 1 3 % Opçãol 0 0 0 0 0 0 66,7 33,3 100 % Justificação 0 0 0 0 0 0 10,5 9,1 5,6 3 Frequência 1 1 0 1 3 2 7 5 20 % Opçãol 5,0 5,0 0 5,0 15,0 10,0 35,0 25,0 100 % Justificação 100 33,3 0 25,0 50,0 25,0 36,8 45,5 37,0 4 Frequência 0 0 0 0 0 1 0 0 1 % Opçãol 0 0 0 0 0 100 0 0 100 % Justificação 0 0 0 0 0 12,5 0 0 1,9 5 Frequência 0 0 0 0 0 1 0 1 2 % Opçãol 0 0 0 0 0 50,0 0 50,0 100 % Justificação 0 0 0 0 12,5 0 9,1 3,7 Total Frequência 1 3 2 4 6 8 19 11 54 % Opçãol 1,9 5,6 3,7 7,4 11,1 14,8 35,2 20,4 100 % Justificação 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Da análise desta tabela podemos verificar que no pré-teste:
- dos 28 alunos que consideram que a força continua a actuar depois do chuto, cerca de 36% admite na justificação que para existir movimento é necessária a actuação de um força (concepção aristotélica);
- os 3 alunos que escolhem a opção que refere que a força deixa de actuar
depois do chuto, justificam a sua escolha considerando que para haver movimento tem de haver uma força ou fazem confusão entre força e velocidade. Assim, nem esses 3 alunos revelam ter uma concepção correcta do conceito de força;
- dos 20 alunos que escolhem a opção que refere que "Depois do chuto a bola move-se com força.", 7 têm a concepção de que para existir movimento tem de existir uma força e 5 fazem confusão entre força e velocidade.
Tabela 12B - Opção 1 vs Justificação no pós-teste
Justificação Total 1 2 3 4 5 6 7 8 Opção 1 1 Frequência 7 0 2 2 3 3 5 4 26 % Opção 1 26,9 0 7,7 7,7 11,5 11,5 19,2 15,4 100 % Justificação 41,2 0 100 50,0 50,0 30,0 71,4 80,0 49,1 2 Frequência 9 0 0 1 2 3 1 0 16 % Opçãol 56,3 0 0 6,3 12,5 18,8 6,3 0 100 % Justificação 52,9 0 0 25,0 33,3 30,0 14,3 0 30,2 3 Frequência 1 2 0 1 1 3 1 1 10 % Opçãol 10,0 20 0 10,0 10,0 30,0 10,0 10,0 100 % Justificação 5,9 100 0 25,0 16,7 30,0 14,3 18,9 6 Frequência 0 0 0 0 0 1 0 1 % Opçãol 0 0 0 0 0 100 0 0 100 % Justificação 0 0 0 0 0 10,0 0 0 1,9 Total Frequência 17 2 2 4 6 10 7 5 53 % Opçãol 32,1 3,8 3,8 7,5 11,3 18,9 13,2 9,4 100 % Justificação 100 100 100 100 100 100 100 100 100
No pós-teste verifica-se que:
- dos 16 alunos que escolhem a opção que refere que depois do chuto a força deixa de actuar, cerca de 56% dá uma justificação que está concordante com a opção escolhida;
- dos 26 alunos que escolhem a opção "Depois do chuto a força exercida continua a actuar na bola", 7 relaciona correctamente a força com uma variação de velocidade ou deformação. Nota-se que alguns destes alunos memorizaram a definição operacional de força sem contudo saberem tirar significado da referida definição. Mais uma vez se realça que uma aprendizagem / estudo memorístico em Física em nada contribui para uma aprendizagem significativa dos conceitos.
5. Relação entre a opção 2 e a justificação
Tabela 13A - Opção 2 vs Justificação no pré-teste
Justificação Total 1 2 3 4 5 6 7 8 Opção2 1 Frequência 0 2 0 4 4 3 9 4 26 % Opção2 0 7,7 0 15,4 15,4 11,5 34,6 15,4 100 % Justificação 0 66,7 0 100 66,7 37,5 47,4 36,4 48,1 2 Frequência 0 0 0 0 0 1 0 0 1 % Opção2 0 0 0 0 0 100 0 0 100 % Justificação 0 0 0 0 0 12,5 0 0 1,9 3 Frequência 1 1 2 0 1 4 10 7 26 % Opção2 3,8 3,8 7,7 0 3,8 15,4 38,5 26,9 100 % Justificação 100 33,3 100 0 16,7 50,0 52,6 63,6 48,1 4 Frequência 0 0 0 0 1 0 0 0 1 % Opção2 0 0 0 0 100 0 0 0 100 % Justificação 0 0 0 0 16,7 0 0 0 1,9 Total Frequência 1 3 2 4 6 8 19 11 54 % Opção2 1,9 5,6 3,7 7,4 11,1 14,8 35,2 20,4 100 % Justificação 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Na tabela 13A, onde se faz o cruzamento entre a opção 2 - que avalia se a frase é verdadeira, falsa ou incompleta - e a justificação, verifica-se que:
- dos 26 alunos que a consideram verdadeira, 35% tem a concepção de que para existir movimento tem de existir uma força a actuar (concepção aristotélica);
- dos 26 alunos que admitem que a frase é incompleta, só um justifica correctamente e cerca de 35% tem a concepção aristotélica.
Tabela 13B - Opção 2 vs Justificação no pós-teste
Justificação Total 1 2 3 4 5 6 7 8 Opção2 1 Frequência 0 1 0 3 1 1 4 2 12 % Opção2 0 8,3 0 25,0 8,3 8,3 33,3 16,7 100 % Justificação 0 50,0 0 75,0 16,7 10,0 57,1 40,0 22,6 3 Frequência 17 1 2 0 4 9 3 3 39 % Opção2 43,6 2,6 5,1 0 10,3 23,1 7,7 7,7 100 % Justificação 100 50,0 100 0 66,7 90 42,9 60,0 73,6 4 Frequência 0 0 0 0 1 0 0 0 1 % Opção2 0 0 0 0 100 0 0 0 100 % Justificação 0 0 0 0 16,7 0 0 0 1,9 5 Frequência 0 0 0 1 0 0 0 0 1 % Opção2 0 0 0 100 0 0 0 0 100 % Justificação 0 0 0 25,0 0 0 0 0 1,9 Total Frequência 17 2 2 4 6 10 7 5 53 % Opção2 32,1 3,8 3,8 7,5 11,3 18,9 13,2 9,4 100 % Justificação 100 100 100 100 100 100 100 100 too -161 -
Na tabela 13B, verificase que dos 39 alunos que admitem que a frase é incompleta, 17 (aproximadamente 44%) justificam de forma correcta a opção feita. No entanto, 23% dá uma justificação sem significado e 10% nem sequer justifica a sua resposta, o que reveia que os atributos do conceito de força não ficaram claros para estes alunos.
Verificase também que dos 12 alunos que consideram a frase verdadeira, 4 continuam com a concepção aristotélica de que só há movimento se existir uma força.
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Gráfico 22 A Desenho no préteste. Gráfico 22 B Desenho no pósteste.
No desenho do préteste:
44% dos alunos relacionam a força com a velocidade e não com a variação desta (desenho 1);
1 7 % confunde força com velocidade (desenho 5);
11 % considera que para haver movimento tem de existir uma força (desenho 6).
26% não responde ou a resposta que dá não tem significado (desenhos 3+4). No desenho do pósteste:
continua a haver uma percentagem muito elevada de alunos que relaciona a força com a velocidade (40%);
há 19% de alunos, contra 2% no préteste, que relaciona de forma correcta a força com a variação de velocidade. Entre estes aiunos há dois que traduzem o seu raciocínio de forma extremamente clara. Partem a 2.a Lei de Newton e da
Av
expressão da aceleração, ou seja, F
T= m.a e a
m= — e concluem que, para
At
um dado corpo, "quanto maior for a força, maior será a aceleração, ou seja,
verdade, quanto não seria desejável que um número significativo de alunos terminasse o Ensino Básico com este tipo de raciocínio!
- 2 1 % realiza um desenho sem qualquer significado físico e 8% não responde, o que mostra que mesmo depois da leccionação do conceito, esses alunos não construíram um modelo mental para o conceito de força ou construíram-no de forma errada ou incompleta.
7. Contexto
Gráfico 23A - Contexto no pré-teste. Gráfico 23B - Contexto no pós-teste.
Como se pode verificar pelos gráficos 23 A e 23 B, tanto no pré-teste como no pós-teste, o contexto mais amplamente utilizado é o dos meios de transporte. Este resultado vem novamente reforçar o que já havia sido referido: os alunos utilizam fundamentalmente contextos que foram abordados na sala de aula e que lhes são próximos. Este facto mostra inequivocamente a importância de abordar os conceitos físicos em contextos variados, revisitando-os em abordagens mais amplas, tornando- os assim mais abrangentes.
Em síntese:
- Muitos alunos confundem força com velocidade;
- Há vários alunos a apresentarem concepções aristotélicas sobre forças e movimentos, ou seja, consideram que para existir velocidade é necessário existir uma força a actuar;
- Mesmo após a intervenção, continuam a ser poucos os alunos que relacionam a força com as variações de velocidade do objecto onde aquela é aplicada.
- Comparação de respostas em mais duas escolas
- Introdução
Atendendo a que a investigação no âmbito do ensino e aprendizagem, refere que a linguagem e o ambiente em que estão envolvidos os alunos é fundamental à sua aprendizagem, aplicámos o questionário elaborado em mais duas turmas, de escolas com características culturais e sócio-económicas distintas. Uma das turmas, com 27 alunos, era da Escola Básica 2,3 Frei Manuel de Santa Inês (escola 1), da freguesia de Baguim do Monte, no concelho de Gondomar e a outra, constituída por 29 alunos, era do Colégio Luso-Francês do Porto (escola 2).
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