MODELOS COMPUTACIONAIS

(C1) (C2)

O terceiro modelo computacional representado parcialmente na Figura C1 também é totalmente hipotético, pois, no interior do fio metálico simulava-se um único elétron se movimentando de forma ordenada da esquerda para a direita. A Figura C2 representa o Campo Elétrico (E) no fio metálico, esse campo agora têm direções e sentidos constantes.

(D1) (D2)

O quarto modelo computacional representado parcialmente na Figura D1 se aproxima de uma situação real, pois, no interior do fio metálico vários elétrons se movimentavam de forma ordenada da esquerda para a direita. A Figura D2 representa o Campo Elétrico (E) no fio metálico, esse campo agora têm direções e sentidos constantes.

CATEGORIAS DAS RESPOSTAS FREQUENCIA DAS RESPOSTAS CO110 Sim, porque o campo elétrico está sempre na mesma

direção/está ordenado/possui em cada ponto direções iguais/está apontando na mesma direção/tem uma direção fixa/é

uniforme/está ordenado apontando para o lado contrário ao movimento das cargas.

CO210 Sim, porque o campo elétrico está na mesma direção/está

todo para o mesmo lado/é uniforme e assim o movimento dos

elétrons/cargas/bolinhas azuis, vão para uma direção só,

movimento ordenado/ vão para o mesmo lado/ sempre estarão na mesma direção/ se movimentaram uniformemente/ seguem sempre para o mesmo lado e se estabelece uma corrente elétrica/ vão para o mesmo lado/vão em sentido contrário ao do campo.

CO310 Sim, porque o campo elétrico é uniforme, está na mesma

direção, por outro lado, o campo elétrico da situação anterior era aleatório indo em várias direções.

IN110 Sim, porque os elétrons tem um movimento para a mesma

direção, ou seja, um movimento ordenado/se deslocam para a mesma direção, formando uma corrente elétrica/se movimentam de forma ordenada/estão caminhando na mesma direção.

IN210 Sim, porque o movimento da direção em um só/o fio

metálico em várias direções e o outro não tinha fio metálico/o movimento do campo elétrico é ordenado/a corrente elétrica empurra os elétrons de forma ordenada.

IN310 Não Respondeu

●1 ●3 ●5 ●7 ●8 ●9 ●11 ●12 ●14 ●15 ●16 ●17 ●18 ●21 ●22 ●23 ●25 ●28 ●29 ●30 ●31 ●34 ●35 ●36 ●37 ●38 ●39 ●40 ●41 ●44 ●45 ●46 ●48 ●49 ●51 ●57 ●58 ●59 ●60 ●61 ●62 ●63 ●65 ●66 ●67 ●68 ●69 ●70 ●71 ●72 ●73 ●75 (52 ou ≈ 69,34%) ●2 ●6 ●20 ●26 ●33 ●42 ●43 ●50 ●52 ●64 (10 ou ≈ 13,34%) ●24 (1 ou ≈ 1,34%) ●4 ●13 ●19 ●32 ●54 ●55 ●56 (7 ou ≈ 9,34%) ●10 ●27 ●53 ●74 (4 ou ≈ 5,34%) ●47 (1 ou ≈ 1,34%)

2 _{Para uma melhor apresentação dos dados a representação dos campos elétricos feitos pelos alunos serão apresentadas em uma}

122 Dessa forma, na categoria CO110 foram reunidas todas as respostas que versavam única e exclusivamente, sobre o fato das configurações dos campos elétricos, no interior do condutor metálico, terem as características de estarem:

sempre na mesma direção; ordenados; em direções iguais dentre outras

caracterizações e, por essa razão, observa-se o movimento ordenado das partículas. Tal categoria de resposta foi formulada por cinquenta e dois (52) estudantes, ou seja, aproximadamente 69,34% das respostas.

Essa estrutura de resposta é similar à categoria CO19, ou seja, justificar a resposta levando em consideração apenas às características de configuração de campo elétrico observadas nas simulações e visualizações computacionais sendo que, no primeiro caso as configurações são desordenadas e no segundo caso, tais configurações são ordenadas.

Para a categoria CO210, as respostas se referem também sobre o fato da configuração dos campos elétricos no interior do condutor metálico, serem

na mesma direção; todas para o mesmo lado e uniformes; porém, enfatizando

que essas características de configuração de campo, fazem com que os elétrons se desloquem para o mesmo lado. Nesse sentido, as argumentações são, por exemplo: os elétrons vão para uma direção só, movimento ordenado;

vão para o mesmo lado; sempre estarão na mesma direção dentre outras. Essa

estrutura de resposta foi utilizada por dez (10) estudantes, ou seja, aproximadamente 13,34%. Tal categoria também é similar à estrutura de resposta CO29 sendo que, no primeiro caso o movimento é desordenado e no segundo caso, o movimento é ordenado.

Para a categoria CO310 observou-se uma única resposta. Tal resposta foi estruturada pelo estudante a partir das configurações dos campos elétricos observadas nos dois últimos modelos em comparação aos dois primeiros modelos computacionais. Nesse sentido, argumentou-se que o campo elétrico:

é uniforme, está na mesma direção e na situação anterior o campo era aleatório, indo em várias direções. Essa estrutura de resposta foi observada

para um (1) educando, ou seja, aproximadamente 1,34% dos educandos. Tal estrutura de resposta não possui similaridade com nenhuma outra categoria de resposta descrita na Tabela 09.

123 Como essas duas últimas simulações e visualizações computacionais os campos possuem direções e sentidos uniformes, para cada ponto do espaço do fio, os elétrons também se movimentariam em direções e sentidos únicos. Assim, é importante enfatizar que os movimentos ordenados dos elétrons em um condutor metálico são o resultado da atuação da força elétrica que surge nas cargas a partir do campo que, para essas simulações não apresentam mais resultante igual à zero (0).

Essas três (3) primeiras categorias de respostas podem ser classificadas como corretas, satisfatórias ou esperadas, pois, todos esses estudantes responderam que nos modelos computacionais, simulados e visualizados, observaram-se características, no campo elétrico, para se formar uma corrente elétrica, ou seja, as cargas se deslocando ordenadamente.

Tais categorias de respostas usaram basicamente a mesma justificativa para caracterizar porque no condutor metálico modelado as cargas não se deslocam para o mesmo lado. Tal argumentação está pautada principalmente na observância das configurações ordenadas e uniformes dos campos elétricos no interior do fio. Dessa forma, um total de sessenta e três (63) educandos responderam corretamente os dois primeiros questionamentos da questão 04 do roteiro de atividade, ou seja, 84%.

Por outro lado, na categoria IN110, as respostas foram estruturadas novamente sem levar em consideração as configurações dos campos elétricos ou, sequer menciona-los enfatizando, de forma correta, apenas a movimentações observadas para as cargas, ou seja, respondendo que os elétrons: tem um movimento para a mesma direção, ou seja, movimento

ordenado; se deslocam para a mesma direção, formando uma corrente elétrica;

dentre outras respostas. Tal estrutura de resposta foi formulada por sete (7) estudantes, ou seja, aproximadamente 9,34% deles. Apesar das respostas, mais uma vez, estarem corretas no que concerne à movimentação das partículas elas, não estão direcionadas para a descrição das características dos campos elétricos. Tal estrutura de resposta é similar à categoria IN19.

As categorias IN210 e IN310 reúnem respectivamente justificativas que parecem não estarem pautadas nas observações das dinâmicas dos dois últimos modelos computacionais simulados e visualizados e também, respostas

124 em branco. Para essas categorias de respostas, existe um total de cinco (5) alunos, ou seja, aproximadamente 6,67%.

Especificamente na categoria IN210 as respostas possuem formulações errôneas, tais como: o movimento da direção em um só; o fio metálico em

várias direções e o outro não tinha fio metálico; o movimento do campo elétrico é ordenado e, a corrente elétrica empurra os elétrons de forma ordenada. É

importante destacar que nesses modelos computacionais, as dinâmicas simulam representações apenas dos movimentos ordenados dos elétrons e as respectivas configurações uniformes e estáticas dos campos elétricos no interior do condutor metálico sujeito a uma tensão. Nesse sentido, tais educandos parecem não ter conseguido descrever ou interpretar de forma satisfatória esses modelos computacionais. Tal categoria de resposta é similar à categoria IN29.

Para a categoria IN310 reúne respostas em branco que, para essa parte da atividade, foi observada apenas para um (1) dos setenta e cinco (75) alunos, ou seja, aproximadamente 1,34% deles. Nas tabelas anteriores não foi observado respostas em branco. Por fim, essas três últimas categorias podem ser classificadas como incorretas; inesperadas e/ou insatisfatórias e representam doze (12) educandos, ou seja, 16% deles.

Mais uma vez, após os estudantes responderem aos dois questionamentos da questão 04 do roteiro de atividades, pediu-se a eles uma representação das configurações dos campos elétricos observadas durante as simulações e visualizações dos dois últimos modelos computacionais. Tais representações estão explicitadas na Tabela 10 (a) da próxima página, juntamente com suas respectivas frequências e porcentagens de ocorrências ou observâncias.

Como pode ser observado, é possível perceber que as representações (desenhos), dos setenta e cinco (75) estudantes, para as configurações dos campos elétricos puderam agora, serem agrupadas em cinco (5) categorias diferentes ou distintas denominadas de: CO110a, CO210a, IN110a, IN210a e IN310a respectivamente.

125 Tabela 10 (a): Analise das Atividades da Quarta Questão do Roteiro de Atividades

MODELOS COMPUTACIONAIS

(C1) (C2)

O terceiro modelo computacional representado parcialmente na Figura C1 também é totalmente hipotético, pois, no interior do fio metálico simulava-se um único elétron se movimentando de forma ordenada da esquerda para a direita. A Figura C2 representa o Campo Elétrico (E) no fio metálico, esse campo agora têm direções e sentidos constantes.

(D1) (D2)

O quarto modelo computacional representado parcialmente na Figura D1 se aproxima de uma situação real, pois, no interior do fio metálico vários elétrons se movimentavam de forma ordenada da esquerda para a direita. A Figura D2 representa o Campo Elétrico (E) no fio metálico, esse campo agora têm direções e sentidos constantes.

CATEGORIAS DAS REPRESENTAÇÕES FREQUENCIA DAS REPRESENTAÇÕES CO110a Representação apenas do Campo Elétrico (E):

Exemplar do Aluno_43

CO210a Representação do Campo Elétrico (E) e das Cargas Elétricas

(q) ou elétrons:

Exemplar do Aluno_12

IN110a Representações Incorretas:

IN210a Não fizeram nenhuma representação

IN310a Representação do apenas Campo Elétrico (E), porém, com o

sentido oposto do simulado:

Exemplar do Aluno_23 ●5 ●9 ●10 ●13 ●14 ●15 ●18 ●19 ●20 ●25 ●26 ●28 ●30 ●32 ●33 ●35 ●36 ●37 ●38 ●41 ●42 ●43 ●44 ●45 ●46 ●48 ●49 ●50 ●51 ●55 ●60 ●61 ●63 ●65 ●68 ●69 ●71 ●72 ●73 ●74 (40 ou ≈ 53,34%) ●12 ●17 ●22 (3 ou 4%) ●1 ●3 ●7 ●16 ●21 ●24 ●27 ●34 ●52 ●53 ●64 (11 ou ≈ 14,67%) ●2 ●31 ●39 ●40 ●47 (5 ou ≈ 6,67%) ●4 ●6 ●8 ●11 ●23 ●29 ●54 ●56 ●57 ●58 ●59 ●62 ●66 ●67 ●70 ●75 (16 ou ≈ 21,32%)

126 Dessa forma, existem duas categorias de representações consideradas corretas ou satisfatórias e três consideras incorretas ou insatisfatórias. Nesse sentido, CO110a, CO210a, IN110a, IN210a são similares as essas mesmas categorias na Tabela 09 (a) e a categoria IN310a é uma nova categoria de representação observada.

Como pode ser visto na Tabela 10 (a), na categoria CO110a foram reunidas todas as representações que caracterizavam, única e exclusivamente, as configurações dos campos elétricos no interior do fio metálico. Tal caracterização mostra “setas/flechas/vetores” dos campos elétricos em vários pontos do espaço dentro do fio dispostos de forma ordenada nesse caso, com sentidos da direita para a esquerda. Essa categoria de representação foi formulada por quarenta (40) alunos, ou seja, aproximadamente 53,34% deles.

Na categoria CO210a foram reunidas todas as representações que caracterizavam as configurações dos campos elétricos no interior do fio metálico e também as cargas elétricas ou elétrons em seu interior e superfície. Tal caracterização mostra uma combinação de “setas/vetores” sempre no sentido da direita para a esquerda, juntamente com as “bolinhas” cargas elétricas em vários pontos do espaço dentro do fio. Essa categoria de representação foi formulada por três (3) educandos, ou seja, 4%.

Tais categorias de respostas usaram representações com setas/flechas/vetores e cargas elétricas para caracterizar como é a configuração do campo elétrico em um condutor que está sujeito a uma tensão. Tais representações estão pautadas exclusivamente na observância, a partir das simulações e visualizações, das configurações ordenadas ou uniformes dos campos elétricos no interior do fio. Dessa forma, um total quarenta e três (43) alunos representaram corretamente os campos no fio metálico, ou seja, aproximadamente 57,34%.

Por outro lado, a categoria IN110a reúne as representações que podem ser classificadas como incorretas; inesperadas e/ou insatisfatórias, pois, não caracterizam, de acordo com o modelo computacional, como são as configurações dos campos dentro do metal. Para tal categoria, existe um total de dezesseis (16) estudantes, ou seja, aproximadamente 21,33% o que é um

127 aumento considerável se compararmos esse número com o da sua categoria similar da Tabela 09 (a).

Na categoria IN210a reúne os educandos que não fizeram nenhuma representação para caracterizar as configurações dos campos elétricos no fio metálico. Para tal categoria, existe um total de cinco (5) alunos, ou seja, aproximadamente 6,67%.

A categoria IN310a reúne todas as representações que caracterizavam, única e exclusivamente, as configurações dos campos elétricos no interior do fio metálico. Tais caracterizações mostram “setas/flechas/vetores” dos campos elétricos em vários pontos do espaço no fio dispostos de forma ordenada, porém, com o sentido inverso do que foi simulado e visualizado nos modelos computacionais, ou seja, da esquerda para a direita (sentido correto seria da direita para a esquerda). Essa categoria de representação foi formulada por dezesseis (16) alunos, ou seja, aproximadamente 21,33%.

Dessa forma, os alunos relacionados às categorias IN110a e IN210a parecem não ter conseguido, durante a atividade escolar, interpretar e representar como os campos elétricos no fio metálico se organizam quando o metal está sujeito a uma tensão. Por outro lado, para os alunos da categoria IN310a é possível indagar que talvez, eles tiveram sucesso em, a partir dos modelos computacionais, interpretar de forma totalmente correta como são as configurações dos campos elétricos simulados e visualizados nos modelos computacionais, porém, quando fizeram tal representação no papel inverteram os sentidos dos vetores. Por fim, somando-se IN110a, IN210a e IN310a tem-se que um total de trinta e dois (32) alunos, ou seja aproximadamente 42,67% representaram tais campos de forma incorreta e insatisfatória.

A Tabela 11 da próxima página foi construída a partir das respostas dadas pelos alunos para a primeira questão (item b) da avaliação trimestral. Tal tabela, também é estruturada em duas partes. A primeira mostra a descrição da situação problema que os alunos responderam, relativa à configuração dos campos elétricos em um condutor metálico. Especificamente, relacionada à comparação das características desses campos, em um fio metálico, sem e com diferença de potencial (DDP) entre dois pontos quaisquer.

128 Tabela 11: Analise das Atividades da Avaliação Trimestral – Questão 1 item b Imagine dois fios metálicos, um que está ligado aos terminais de uma bateria e o outro não está ligado a nenhum dispositivo elétrico, a partir dessas informações responda o que se pede:Qual é a

diferença em relação à CONFIGURAÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO no fio ligado a bateria, quando comparado ao fio que não está ligado a nenhum dispositivo elétrico?

CATEGORIAS DAS RESPOSTAS FREQUENCIA

DAS RESPOSTAS