Procedimento de coleta dos dados

A coleta de dados ocorreu conforme procedimento esquematizado na Figura 23. O tempo total de coleta foi de aproximadamente 60 minutos e ocorreu em sala de aula. Os materiais utilizados em cada etapa serão descritos em detalhes na seção 5.2.3.

Figura 23. Estudo I - procedimento de coleta de dados com os tempos despendidos em cada etapa.

 TCLE: 5 minutos para explicar o objetivo, a metodologia e os riscos da pesquisa, bem como os alunos assinarem o TCLE.

 Pré-teste: 10 a 15 minutos para que os alunos julgassem 30 afirmações em escala Likert 4-níveis (1 = discordo totalmente a 4 = concordo totalmente) e uma pergunta dissertativa. Instrumento validado com especialistas e análise de consistência interna (ver seção 5.2.3.1). Ao final do pré-teste os alunos deveriam declarar o esforço mental para responder ao questionário usando escala Likert 7-níveis (1 = muito, muito baixo a 7 = muito, muito alto).

 Estudo do MC: cada grupo experimental recebeu uma folha contendo instruções prévias e, no verso, o MC conforme características apresentadas na Figura 22. Os alunos tiveram até 20 minutos para estudar o conteúdo do MC. Conteúdo e formato do MC foram validados com especialistas (ver seção 5.2.3.2).

 Pós-teste: 10 a 15 minutos para que os alunos julgassem 30 afirmações em escala Likert 4 -níveis mais a pergunta dissertativa. Instrumento validado com especialistas e análise de consistência interna (ver seção 5.2.3.1). Ao final do pós-teste, os alunos deveriam declarar o esforço mental para compreender o conteúdo do MC e responder ao questionário usando a escala Likert 7-níveis.

5.2.3 Materiais

Os materiais utilizados no Estudo I foram os questionários aplicados como pré-teste e pós-teste, os MCs usados como material de estudo e a escala do esforço mental declarado nas tarefas.

5.2.3.1 Desenvolvimento e validação do pré-teste e pós-teste

Inicialmente, uma lista contendo 40 afirmações foi elaborada sobre a química dos fogos de artifício (conteúdo descrito na seção 3.1), as quais poderiam estar corretas ou incorretas. Essas afirmações deveriam ser julgadas pelos alunos utilizando uma escala Likert 4-níveis sendo 1 = discordo totalmente, 2 = discordo parcialmente, 3 = concordo parcialmente e 4 =

concordo totalmente). A opção “não sei ou não quero responder” foi adicionada como forma

de prevenir respostas aleatórias.

Em seguida, foram conduzidas duas sessões individuais de validação com cada uma das especialistas, sendo: (1) uma professora de Química do Ensino Superior, pesquisadora da área de Química Analítica – subárea Absorção Atômica e (2) uma professora de Química do Ensino

Médio, mestre em Ensino de Química. Durante as sessões, que duraram em média 3h cada, discutiu-se cada uma das afirmações, em função da:

 Pertinência: quão apropriada e relevante em relação ao contéudo científico.  Validade: quão útil e fiel ao conteúdo científico.

 Limitações: quão dúbias, imprecisas ou incoerentes.

Com base nas sugestões das professoras especialistas, apenas 30 afirmações permaneceram ao final do questionário a ser aplicado como pré-teste (Tabela 5). Ambas sugeriram a adição de uma pergunta dissertativa como forma de complementar a avaliação do conhecimento conceitual do aluno sobre o tema. A pergunta definida foi “Explique em poucas

palavras – Qual é a diferença entre fogos de artifício de cor laranja e verde?” Algumas

assertivas do pré-teste foram selecionadas, levemente modificadas e embaralhadas para compor o pós-teste, contendo 30 afirmações a serem julgadas na escala Likert de 4-níveis (discordo totalmente a concordo totalmente) finalizado com a mesma pergunta dissertativa do pré-teste (Tabela 6).

A fim de validar os instrumentos de coleta de dados (questionários), um projeto piloto foi conduzido com 21 participantes (alunos de graduação, pós-graduação e professores) no 1o semestre de 2014. Uma análise de consistência interna revelou valores satisfatórios para o alfa de Cronbach, sendo 0,773 para o pré-teste e 0,764 para o pós-teste (Field, 2013).

Tabela 5. Estudo I - questionário validado e aplicado como pré-teste. As afirmações grifadas em amarelo estão

incorretas do ponto de vista científico.

Tabela 6. Estudo I - questionário validado e aplicado como pós-teste. As afirmações grifadas em amarelo estão

incorretas do ponto de vista científico.

5.2.3.2 Desenvolvimento dos MCs usados como material de estudo

Utilizando o mesmo conteúdo científico do pré-teste e do pós-teste, eu elaborei um MC inicial sobre a química dos fogos de artifício (APÊNDICE 4). Durante as sessões individuais de validação com as professoras especialistas, também foram discutidas a pertinência, validade e limitações dos conceitos e proposições desse MC. Após as sugestões de melhoria, o conteúdo do MC final aplicado como material instrucional (APÊNDICE 5) apresentou uma estrutura cíclica contendo 30 conceitos e 35 proposições, que responde à pergunta focal: “Por que os

fogos de artifício têm cores?” declarada acima do MC. Essa estrutura remete a um processo

sistêmico (Safayeni, Derbentseva & Cañas, 2005) que explica um fenômeno macroscópico (cor dos fogos de artifício) a partir dos modelos atômicos, da luminescência e incandescência.

A produção dos MCs coloridos (APÊNDICES 6 e 7) considerou a adição da mesma cor às caixinhas considerando a proximidade visual de conceitos20 pertencentes à mesma área de conhecimento, sendo:

 Os componente dos fogos de artifício e processo de queima (conceitos em azul).  O modelo para estrutura atômica descrita por Rutherford-Böhr (conceitos em verde).  A organização da eletrosfera em níveis e subníveis de energia além da possibilidade e

absorção de energia quantizada (conceitos em amarelo).

 O espectro eletromagnético e os fenômenos de luminescência e incandescência que resultam em fogos de artifício com diferentes cores (conceitos em rosa).

Nos MCs com numeração nas proposições (APÊNDICES 7 e 8), a sequência de leitura obedeceu a uma ordem que vai dos conceitos mais simples, gerais e que remetem ao nível macroscópico (e.g., queima), aos conceitos mais complexos, específicos e que remetem ao nível submicroscópico (e.g., espectro eletromagnético).19 _{Os MCs preto e branco foram produzidos}

removendo a cor interna das caixinhas dos conceitos (APÊNDICES 4 e 8). O MC com cor e com número utilizado como material instrucional na condição experimental CCCN pode ser visto na Figura 24.

20 _{O uso de cores para destacar a proximidade visual de conceitos foi pautado na Teoria Gestalt}

(Wertheimer, 1938, 1958). Essa teoria estuda os mecanismos da percepção visual e o uso de estímulos sensoriais (e.g., similaridade, proximidade, cores) para auxiliar na seleção de elementos importantes. Essa teoria é amplamente aplicada no design, arquitetura, psicologia e educação. A numeração nas proposições obedeceu ao efeito do simples-ao-complexo descrito pela TCC para gestão da CG intrínseca (i.e., partição da complexidade inerente ao conteúdo apresentado).

5.2.3.3 Medidas de esforço mental

Desenvolvida, validada e aplicada por Paas (1992) e Paas, van Merrienböer & Adam (1994), a escala psicométrica convida os alunos a declararem o esforço mental subjetivo envolvido em determinada tarefa. Essa escala de classificação baseia-se na ideia de que os alunos podem efetivamente se autoavaliar e reportar quão persistentemente ele teve que “trabalhar” para atingir o seu nível de desempenho na tarefa. Algumas pesquisas mostram (e.g., Gopher & Braune, 1984; Paas & van Merrienböer, 1993; Tindall-Ford, Chadler, & Sweller, 1997) que os alunos podem facilmente atribuir valores numéricos ao seu esforço mental imposto durante a tarefa e que essa medida subjetiva se correlaciona com medidas objetivas de carga mental (e.g., através de medidas fisiológicas, tais como batimento cardíaco, quantidade de suor na palma da mão, dilatação das pupilas e rastreamento do olhar).

No Estudo I, as medidas de esforço mental foram coletadas logo após a tarefa utilizando três perguntas:

 Qual foi o seu esforço mental para responder a esse questionário [pré-teste]?  Qual foi o seu esforço mental para compreender o conteúdo presente no MC?  Qual foi o seu esforço mental para responder a esse questionário [pós-teste]?

Os alunos deveriam utilizar uma escala de Likert 7-níveis projetada para traduzir o valor numérico ao esforço mental em cada uma das tarefas, sendo 1 = muito, muito baixo; 2 = muito

baixo; 3 = baixo; 4 = nem baixo, nem alto; 5 = alto; 6 = muito alto; 7 = muito, muito alto.