Estrategias para Utilizar o Programa Prometeus na
Altera~ao das Conep~oes em Me^ania
Shirley Takeo Gobara 1
, Paulo Riardo daSilva Rosa 2
, Umbelina GiaomettiPiubeli 3
,
eAline KassabBonm 4
1
[gobarad.ufms.br℄, 2
[rosad.ufms.br℄, 3
[umbelinad.ufms.br℄, 4
[larineenersulnet.br℄
UniversidadeFederalde MatoGrosso doSul,Departamentode Fsia
79070-900CampoGrande, MS,Brasil
Reebidoem9deabril,2002. Aeitoem12dejunho,2002.
Este artigo desreveexperimentosemque foramutilizadas simula~oes omoferramentaspara
al-terarasonep~oesespont^aneasapresentadasporestudantes,demodoaexploraraspossibilidades
apontadaspelaestrategiadeonitoognitivo(Posneretal., 1982). Os experimentosforam
on-ebidosparatentarmodiarasonep~oesespont^aneasapresentadasemMe^aniaporestudantes
denveluniversitariobasionodesenvolvimentodoonteudo `LeisdeNewton'. Nossaabordagem
ao problemabaseou-se nouso deum programade simula~aohamadoPrometeus, espeialmente
desenvolvidoparaesseobjetivo. Realizamostr^esexperimentosparaveriaraeaiadoprograma
e propor amelhorestrategia deensino aser adotada ao utiliza-lo. Iniialmente, oprograma foi
testado independentementeda sequ^enia formal de ensino desenvolvida pelo professor. Embora
a abordagem utilizada tenha serevelado util para levar os estudantes a questionar suas renas
pessoais,a estrategiausadanoprimeiroexperimento, baseadanousodoprogramade forma
iso-lada,n~aofoisuienteparapromovermudanassigniativasnasideiaspreviasdosestudantes.No
segundo experimento,o programafoiinserido noplano deensinodadisiplina omoum reurso
instruional,sendointroduzidoaposaformaliza~aodoonteudo`LeisdeNewton'. Comoos
resulta-dosobtidosn~aoforamsatisfatorios,realizamosumtereiroexperimento,omalgumasmodia~oes
emrela~aoaoanterior. Osresultadosdestesugeremqueanovaestrategia,somadaamotiva~aodo
grupoexperimental,inuenioudeformasigniativaamodia~aodasonep~oesdosestudantes
dessegrupo.
This paperdesribesthreeexperimentsinwhihomputersimulationswereemployedastools to
modify spontaneousoneptionsheld bystudents,thusexploringthe possibilities pointed outby
theognitiveonitstrategy(Posneretal.,1982). Theexperimentsweredesignedtotrytohange
spontaneousoneptionsfoundinMehaniamongstudentsintheir earlyyearsofollege, during
the studyof thelaws of Newton. Ourapproahwas basedontheuseof Prometeus, anew
simu-lation software speially designed for this purpose. Three experimentswereperformed to verify
the suitabilityof thesoftwareand toidentifythebestteahingstrategytoaompanyitsuse. In
therstofthem,theprogramwasemployedalone,withoutonnetionwiththeteahingsequene
adopted by the teaher. Althoughuseful for leading students to question their personal beliefs,
this strategy was not enough to bringabout signiant hangesin the ideas theyalready held.
Inthe seondexperiment,the programwas employedas aninstrutional resoureintegratedinto
the formalteahing, butitwas introdued afterthelasses dealing withthelawsof Newton had
beenoered. Beause theresults were stillnot satisfatory, a thirdexperiment was arried out,
with some modiations. Its results suggestthat the use of Prometeus within the newstrategy,
inonjuntionwiththemotivationfeltbythisthirdgroup,signiantlyfavoredtheoveromingof
misoneptionspreviouslyheldbythesestudents.
I. Introdu~ao
Um dos assuntos frequentemente disutidos pelos
pesquisadores do ensino de Ci^enias esta relaionado
omasonep~oesespont^aneasqueosestudantes
apre-sentam, independentemente de sua esolariza~ao.
Es-sas onep~oes s~ao esquemas expliativos onstrudos
pormeiodaintera~aodoindivduoomomundofsio
e revelam a maneira omo ada indivduo interpreta
os fen^omenos de seu otidiano. Algumas dessas
on-ep~oes referem-se aoneitos de Fsia, muitasvezes
antag^onias aos modelos aeitos e utilizados no meio
iento.
Pesquisasempreendidasnadeadade70busaram
levantarasdiferentesonep~oesapresentadaspelos
es-tudantesemrela~oesadiversosoneitosdeFsia.
En-tre os primeiros desses trabalhos enontra-se ode
Vi-ennot (1979), realizado om estudantes franeses, que
evideniou quais eram as onep~oes mais frequentes
em Me^ania | mais espeiamente om rela~ao ao
oneito de fora e as leis de Newton |, sendo por
isso de grande interesse para a pesquisa que
desen-volvemos. Trabalhosposterioresdediaram-sea
identi-ar onep~oes em outrasareasda Fsia,omo T
er-modin^amia, Eletriidadee
Optia.
Nadeadade80,aspesquisasapresentaram
mode-losque,iniialmente,propunhamalterarasonep~oes
apresentadas pelos alunos ou mesmo substitu-las por
onep~oes ientas. As pesquisas tambem
reve-laram que uma das prinipais araterstiasdas
on-ep~oes espont^aneas e sua forte resist^enia a
modi-a~oes. Mesmo professores de Fsia podem
apre-sentar algumtipode onep~aoespont^aneaem algum
ampodaFsia.Outroproblemarelaionadoomtais
onep~oeseque oensinoformalofereidonasesolas
nemsempreesuienteparaqueomodeloientose
inorporeaestruturaognitivadosestudantes. Muitos
deles, mesmo apos terem ursado a disiplina Fsia,
ontinuamsevalendodeseusmodelosespont^aneospara
expliar fen^omenosfsios.
Entretanto, n~ao existe onsenso, na omunidade
dos pesquisadores em ensino de Fsia, sobre a
me-lhor maneira de levar um estudante a modiar suas
onep~oesespont^aneas,enemmesmoseissoonstitui
umobjetivovalido. Dentreasproposi~oesquesugerem
a modia~ao das onep~oes espont^aneas, aquela
ex-pressa porPosner et al. (1982) aponta para a
possi-bilidade de mudana oneitual quandoos estudantes
s~aooloadosfrenteasitua~oesemqueasapaidades
preditivasdesuasonep~oesespont^aneasfalham. Essa
ideiae, noentanto, difil de seroloada em pratia.
Porum lado, uma vez queas onep~oes espont^aneas
s~ao onstrudas em ontato direto om o mundo real,
torna-se muitodifil enontrar situa~oes do otidiano
quepossamestaremontradi~aoomas previs~oes
ad-vindas das ideias previas dos estudantes. Por outro
lado, n~ao e possvel, por exemplo, riar em
labora-torio situa~oes em que inexistam foras resistivas, de
modo a obter movimentos sem nenhum atrito. Essa,
noentanto,seriaumademonstra~aodeisivapara
on-deapliarforasparaqueummovimentosemantenha.
O uso de omputadores em Edua~ao abre novas
perspetivas e desaos para as pesquisas nessa area,
empartiular em ensino deFsia. Nonal do seulo
XX,aintrodu~aodosomputadorespessoaispromoveu
odesenvolvimento de grande numero de apliativose
resultouemumamaiorfailidadedemanuseioena
pos-sibilidadededesenvolveraplia~oesmenosustosasom
objetivoseduaionais. Como onsequ^enia, inumeros
artigosabordandoformasdeintroduzireutilizaro
om-putador nos meios eduaionais (formais e informais)
t^emsurgidonasultimasdeadas. Asdiversasformasde
utiliza~ao de programas eduaionaisapresentadas na
literaturapodemseragrupadasemseisategorias:
Ad-ministra~ao, Simula~ao, Instru~aoAssistida por
Com-putador, Controle de Experimentos, Analise de Dados
eOutrasAplia~oes (Rosa, 1995). Umprograma
usa-doomobjetivoseduaionaispode serlassiado(e
geralmenteesseeoaso)emduasoumaisdessas
ate-gorias.
Nestetrabalho,nossointeressereaisobrea
atego-riaSimula~ao, aqual pode serdividida em duas
sub-ategorias: Simula~ao Passiva eSimula~ao Din^amia.
Por Simula~ao Din^amia, entendemos aquela que
ex-igedosestudantesaria~aodemodelosou, aomenos,
a deni~ao dos valores dos par^ametros de uma dada
situa~ao. Por outro lado, entendemos por Simula~ao
Passiva aquela que n~ao envolve qualquer proesso de
deis~ao por parte do estudante. O programa que
de-senvolvemos para esta pesquisa, hamado Prometeus
(Rosaet al., 1997), pertene a primeira subategoria.
Trata-se deum programaqueexige queosestudantes
faamesolhasentre diferentesmodelospropostos.
Nossoobjetivo,aooneberesseprograma,foiriar
ondi~oes similares aquelas que provoam o
aparei-mentodasonep~oesespont^aneas. Paratanto,zemos
usodeumambientedesimula~aoemmiroomputador.
Comesse proedimento, tivemosem mente induziros
estudantes a levantar quest~oes para si mesmos sobre
suasideiasanterioreseleva-losaompararessasideias
omosresultadosobtidosapartirdesimula~oesfeitas
pelo programa.
Dentre as muitas quest~oes que podem ser
levan-tadas sobre esse assunto, aquela que permeou o
pre-sente trabalhofoi aseguinte: epossvelalteraras
on-ep~oesespont^aneasapresentadas pelos estudantes em
Me^ania ao fazerem uso de um programa apaz de
riarem miroomputador um mundo virtualno qual
essasonep~oessejamverdadeiras?
Realizamos tr^es experimentos para veriar a
es-2 e apresentada uma disuss~ao suinta do programa;
nase~ao3, uma sntesedos dois experimentos iniiais
eseusresultadosmaisrelevantes;nase~ao4,umrelato
doultimo experimento. Asse~oes5e6trazem,
respe-tivamente,asprinipais onlus~oeseabibliograa.
II. O programa Prometeus 1
Prometeus e um programa esrito na linguagem
C++.
E projetadopara rodarsob osambientes DOS,
Windows eOS/2, sem neessidade de reompila~ao,e
sobossistemasoperaionaisSystem 7e 8eUnixom
pouas modia~oese reompila~ao, uma vez que seu
odigo-fonten~aoutilizareursosdosistemademaneira
intensiva.
Oprogramaomp~oe-sededoismodulos: ummodulo
de ger^enia (a serusado porpesquisadores ou
profes-sores)eumdeusuario(aserutilizadopelosestudantes).
Oprimeiromoduloexeutaastarefasdeger^eniado
sistema pelo professor, registrandotodasasintera~oes
dosalunosomoprograma.Essemoduloeompostode
doissubmodulos: Inlus~ao/Exlus~aoeRelatorios. Ode
Inlus~ao/Exlus~aopermiteaogerentedosistema
adas-trarusuariosnovoseexluirantigos. Osubmodulo
Re-latoriospermiteaogerenteobterinforma~oes,tantoem
nvelindividualomoemnveldegrupo,sobreo
desem-penho dos estudantes enquanto utilizam o programa:
esolhasfeitas,tempoutilizadoemadase~ao, valores
mediosdetempoutilizadoporse~aoet.
O segundo modulo, responsavel pela apresenta~ao
das simula~oes, traz ainterfae graa naqual oorre
aintera~aoentreoestudante eoprograma. Parausar
o programa,e neessario o uso de uma senha, aqual
eforneidaautomatiamente pelo programaquando o
estudanteeadastrado.
Oprogramaontemquatrotiposdeproblemas
rela-ionadosomsitua~oesdootidiano: V^olei,Saque,
Cir-ular ePlanetas. Aideiabasiaereproduzirsitua~oes
do mundo real e dar ao estudante a oportunidade de
omparar os resultados das simula~oes om sua
ex-peri^eniadevida.
AategoriaV^oleiapresentavariassitua~oesemque
umgarotofazumsaquesobreumaredeemumaquadra
dev^olei. Nasegundaategoria,Saque,omesmogaroto
batenabolademodoaarremessa-laparaimaepeg
a-laquandoelaretorna. Natereiraategoriade
proble-mas,Cirular,ogarotogiraemtornodesi,emrulos,
umabolaligadaporumaordana. Porm,a
atego-riaPlanetas mostraum planeta quegira em tornodo
Sol. A orbita e a veloidade do planeta obedeem as
leisdeKepler.
Para ada ategoria de simula~ao existem tr^es
ou quatro subsitua~oes, entre as quais ha pequenas
varia~oes (por exemplo, o ponto em que a imagem e
ongelada). Asitua~aoaserexploradaedeesolhado
estudante. Paraada uma,ele disp~oedeino op~oes,
ada uma apresentando um diagrama de foras que
mostraumaoumaisforasques~aoaspossveisausas
do movimento observado.Umadas op~oes ofereidase
aquelaaeita omoorretapela omunidade ienta,
e as demais orrespondem as onep~oes espont^aneas
omumentedetetadasempesquisassobreoassunto.
Omodusoperandi do programaeoseguinte: o
es-tudanteesolheumadadasitua~aoeoprograma
simu-la tal esolhade aordoomasleis daFsia orretas
para aquele aso. Aposalguns segundos, o programa
para eongela aimagem na tela, perguntando ao
es-tudante qual dentre as op~oes apresentadas e a
or-reta. Aposoestudanteter esolhidoumadelas,o
pro-grama prossegueasimula~ao, mas desta vez seguindo
a lei proposta pelo estudante. A nova trajetoria dos
variosobjetosealuladaatravesdasolu~aonumeria
dasegundaleideNewton,usandoomoforaresultante
aquela proposta pelo estudante. Apos alguns
segun-dos,oprogramaperguntaaoestudantesedeseja
onti-nuarutilizandoaquelasimula~aooutrabalharemoutra
situa~ao. As simula~oes podem ser repetidas quantas
vezesousuariodesejar.
O programa Prometeus foi onebido de modo a
apresentarduasaraterstiasprinipais:
As simula~oes sempre seguem as regraspropostas
pelousuario.
Oprograman~ao revelaarespostaorreta. Mesmo
quandoarespostadoestudanteeaorreta,oprograma
n~aolhe informasehouveaertooun~ao.
A estrategia geral adotada e, ent~ao, a de levar o
estudante aviveniar umonito entresuas renas e
os resultados da simula~ao que esolheu desenvolver.
Talonito ognitivosemanifestarasemprequesevir
frente a um resultado inesperado, que dira daquele
previstoapartirdesuasonep~oesespont^aneas.
Ape-nas a esolha da simula~ao orreta evitara esse
on-frontoonituoso.
Umasotpiodetrabalhoonsisteemsimularuma
dadasitua~aohabitualmenteenontradaemproblemas
apresentados em livrosdidatios de Fsia. A Fig. 1
mostraumexemplo,daategoriaPlanetas,emqueum
planeta(1),aTerraporexemplo,estarepresentadopela
esfera menor e o Sol (2) pela esfera maior. A
simu-la~aoomeaom oplanetagirando em torno doSol,
seguindoasleisdeKepler.
1
Aposoplanetahaverexeutadoalgumasvoltasem
torno do Sol, a simula~ao e interrompidae a imagem
e ongelada, omo mostra a Fig. 2, e o estudante e
questionadosobreas forasquegovernamofen^omeno.
Isso lhe permite esolher entre ino op~oes, exibidas
nalateraldireitadaimagem.
Das op~oes disponveis, uma e orretaeas demais
s~ao aquelasdetetadasporpesquisassobre onep~oes
espont^aneas (Viennot, 1979; Driver e Ekison, 1983;
Ogborn, 1985; Gilbert e Zylberztajn, 1985; Peduzzi
e Peduzzi, 1985 a,b; Silveira et al., 1986; Guimar~aes,
1987). Com esse proedimento, visou-se nessa etapa
apresentaraosestudantesosaminhosepistemologios
que eles naturalmente trilhariam ao seguir suas
on-ep~oes espont^aneas. A esolha de uma das op~oes
apresentadas leva o programaa simular o movimento
do planeta de aordo om a lei de fora proposta
pelo estudante. Feitasalgumas repeti~oes, oprograma
prop~oeduas alternativas: oestudante pode prosseguir
omamesmaesolhaouomearumanovasimula~ao,
baseada em outra das op~oes. Estas duas
alternati-vass~aopropostasmesmo noasode umaresposta
orreta.
III. Sntese dos dois experimentos
iniiais
Ostr^esexperimentos foramrealizadosomo
obje-tivo de analisar omo o uso do programa Prometeus
inuenia a altera~ao das onep~oes espont^aneas de
alunos em nvel universitario basio. Faremos aqui
uma disuss~ao suinta sobre os pressupostos teorios
que nortearam a pesquisa e um relato brevedos dois
experimentosiniialmenterealizados.
Variostrabalhosabordandoonep~oesespont^aneas
s~ao enontrados na literatura, sendo o de Viennot
(1979), realizado om estudantes franeses, um dos
primeiros. Resumidamente,seus prinipaisresultados,
referentes ao oneito de fora e as leis de Newton,
revelaramasseguintesonep~oesespont^aneassobre a
rela~aoentre foraeveloidade:
a) Exist^eniade uma fora intrnseaao orpoem
movimento,queexpliaaperman^eniadeste em
movi-mentoaposserlanado;
b)Proporionalidadeentreforaeveloidade,sendo
que avaria~aoda foraorrespondeavaria~ao da
ve-loidade;
) Indiferenia~aoentre foraeenergiainetia.
Embora as pesquisas tenham disutido
exausti-vamente a forte resist^enia dos estudantes a
aban-donar suasonep~oes espont^aneas, elas tambem t^em
mostradoqueoensinoformal nem sempreesuiente
para queo modeloientosejainorporado a
estru-turaognitivadoindivduo. Muitosestudantes,mesmo
apos terem ursado a disiplina Fsia, geralmente
nos primeiros anos de urso, ontinuam utilizando
seus modelos espont^aneos para expliar fen^omenos
fsios. Issomostra aneessidadede sedesenvolverem
metodologiasde ensino quelevem em onsidera~ao as
ideiaspreviasdosestudantesequepromovama
substi-tui~aodeoneitosespont^aneosporientos.
Umadaspropostasdesenvolvidasomesseobjetivo
e omodelo de mudana oneitual, de Posner (1982).
Segundoesseautor,eneessarioriarsitua~oesquen~ao
possamsersatisfatoriamente expliadaspelosmodelos
espont^aneos, de modo a evideniar um onito
og-nitivo e, a partir das insatisfa~oes assim provoadas,
levaroestudanteaonstruironovooneito. Essas
in-satisfa~oesomomodelodisponvelorrespondemaos
hamados\desequilbrios"na teoriadePiaget (Piaget
eInhelder,1971;Piaget,1975;Piaget1978),queserviu
de base para o trabalho de Posner. De aordo om
Piaget, um indivduo onstroi, atravesda experi^enia
direta om o mundo fsio, esquemas de assimila~ao
aosquais v~ao seinorporandonovasexperi^enias om
o passar do tempo. Quando uma nova situa~ao n~ao
pode ser expliada por esquemas presentes na
estru-turaognitiva,oorreumdesequilbrioquepode levar
assimila~ao, quandouma novaideiae\transformada"
paraadaptar-seaestruturaognitiva,antesdehegara
seinorporaraela. Podetambemoorreraomoda~ao,
quandoosesquemassemodiam e,emonsequ^enia,
aestrutura ognitiva sealtera parainorporaranova
ideia. Ha,ainda,apossibilidadede refuta~ao danova
situa~aopelosujeito,quemanteminalteradasua
estru-turaognitiva.
O modelo de mudana oneitual de Posner tem
por objetivo levar a aomoda~ao de novos oneitos.
Para que isso oorra, porem, o estudante deve
mani-festar insatisfa~ao om rela~ao as onep~oes de que
disp~oe. Alemdisso,onovooneitodeveserinteligvel,
plausvel, prever novos fen^omenos e possibilitaro
de-senvolvimento de novasindaga~oes. Casoontrario, o
estudanten~aosentiraneessidadedemudana.
III.1. Delineamento e resultados do
Ex-perimento I
No primeiro experimento (Gobara et al., 2000), o
programaPrometeusfoitestadoindependentementeda
sequ^eniaformaldeensinodesenvolvidapeloprofessor.
Comessaabordagem,visamosriarnosestudantesum
onito oneitualdamaneiraapontadaporPosner et
al. (1982): umainsatisfa~aoomsuasideiasanteriores
quandoestasperdemseuaraterpreditivo.
De modo ainvestigaraei^enia da estrategia
es-olhidaparaalterarasonep~oesespont^aneasdos
es-tudantes, optamos porumdelineamento experimental
utilizando pre e pos-testes, simboliamente
represen-tadopelodiagrama1(CampbellandStanley,1979):
O 1 O 2 O 3 X O 4
Diagrama1-Delineamentoexperimental.
Neste tipo de diagrama, o tempo ui da esquerda
para adireita,eadalinha mostra asequ^eniade
ob-serva~oes feitas sobre ada grupo. O
1
representa a
primeira observa~ao sobre oprimeiro grupo. Essa
ob-serva~aoe seguida por outra, simbolizada porO
2 . O
smboloX indiaqueapliamos umtratamento ao
se-gundo grupo,eque elesedeu entre aprimeira ea
se-gunda observa~oesdesse grupo(aquisimbolizadaspor
O 3 eO 4 ).
Eimportante salientarqueaobserva~ao
ro-tuladaomoO
1
paraoprimeirogrupoefeita
onomi-tantementeomaobserva~aorotuladaomoO
3 parao
segundogrupo.
Em nosso Experimento I, o grupo de ontrole e
o experimental, ambosom 15 estudantes, provieram
de uma turmaaqual seministravaadisiplinaFsia
Teoria no urso de Engenharia da Universidade
Fe-deral de Mato Grosso do Sul. Essa disiplina obre
onteudos de Me^ania e Termodin^amia. Como em
aleatoriamente a partir da popula~ao total. Logo, os
grupos de ontrole e experimental, embora formados
poresolhaaleatoriadentrodaturma,ondeaatribui~ao
de um aluno da turma ao grupo de ontrole ou ao
grupoexperimentalfoifeitaporsorteio,n~aosatisfazem
oriteriodeesolhaaleatoriadentrodapopula~ao;da
aneessidadedeumdelineamentodetipoexperimental
ompre-teste(CampbelleStanley,1979).
O programan~ao foi usado no ambiente de sala de
aula omo ferramenta instruional por parte do
pro-fessor. Os estudantes do grupo experimental, porsua
vez, reeberamasseguintesorienta~oessobreousodo
programa:
a) Seu ompareimento ao laboratorio de
om-puta~ao seria opional, e eles o frequentariam em
horariosdiferentesdoshorariosdeaula.
b) Eles teriam livre aesso ao laboratorio de
om-puta~ao.
Tornamos opional o uso do programapelo grupo
experimental por pretendermos veriar uma segunda
quest~ao: se o programa, por si so, seria apaz de
es-timularosestudantesautiliza-loquandon~aohouvesse
obrigatoriedadedefaz^e-lo.
O grupo de ontrole n~ao teve nenhuma intera~ao
om oprogramadurante oexperimento. Nenhum dos
grupostiveraontatoanterioromoprograma. Ambos
os grupostiveramomesmoprofessor.
Opre-teste omp^os-sedetr^esveria~oes
indepen-dentes.
1. Umtesteesritosobreonep~oesespont^aneas;
2. A analise dos esores no exame de Fsia do
vestibular;
3. UmTestedeAssoia~aoNumeriadeConeitos.
Opos-teste,porsuavez,tambemseomp^osdetr^es
veria~oesindependentes:
1. Umteste esrito sobre onep~oes espont^aneas,
masdiferente dopre-teste;
2. A analise de entrevistasrealizadas enquanto os
alunosutilizavamoprograma;
3. UmTestedeAssoia~aoNumeriadeConeitos,
tambemdiferente dopre-teste.
Os resultados obtidos om esses diferentes
instru-mentos, somados aos resultados das entrevistas
re-alizadas om os estudantes do grupo experimental,
mostraram que a estrategia baseada no uso do
pro-grama, mas de forma independente do trabalho em
sala, n~ao se mostrou eaz para modiar as
on-ep~oesespont^aneas. Asentrevistasrevelaram,porem,
que aonana dosestudantes em suasideiasprevias
atenuou-se apos a intera~ao om o programa.
Ape-sar disso, eles n~ao mostraram uma lara modia~ao
dessasrenas em dire~ao as ideias ientas. Ao
es-olherem a op~ao que simulava uma das onep~oes
espont^aneas, eles se surpreendiam e busavam outras
op~oes. Em nenhum momento, expliitamente,
mani-festaramduvidasquanto averaidadedassitua~oes
si-muladas pelo programa. Todos aeitaram a hipotese
deque oprogramaestavaorreto, oque sugere queo
omputadorgeranosestudantesonanaabsoluta.
Asop~oesesolhidasnasdiferentes simula~oes
on-rmaramasonep~oes espont^aneasdesses estudantes
anteriormente detetadas no pre-teste esrito. O
pro-grama, portanto, pode ser usado omo ferramenta de
dete~aodessasonep~oes,emlugardetestesesritos.
Os resultadosdesse primeiro experimento, embora
n~aotenhamonduzidoosestudantes asmudanasque
esperavamos,nos levaram asuporque, seoprograma
fosse inserido no plano de ensino da disiplina omo
umaferramentaregular,sendorespeitadosospreeitos
da estrategia de onito ognitivo, seus efeitos
pode-riamsermaisforteseobservaveis.
III.2. Delineamento e resultados do
Ex-perimento II
Osegundoexperimento (Bonm, 2000) foi
realiza-do levando em onta os objetivos e os resultados do
primeiro. Oprograma Prometeus, neste aso, foi
uti-lizadoomomaterialinstruionalduranteo
desenvolvi-mento do onteudo `Leis de Newton' para os alunos
da disiplina Fsia Geral e Experimental do urso
de Matematia, Lieniatura Plena, no ano 2000, na
mesma institui~ao. Esse grupo era iniialmente
on-stitudopor18estudantes. Nodeorrerdasatividades,
alguns deles desistiram da disiplina e ate mesmo do
urso, o que e omum em ursos da area de Exatas.
Apenas 11estudantesonluramadisiplina.
A impossibilidade dedividir o grupo esolhido em
doissubgruposfezomqueexeutassemosum
delinea-mento pre-experimental,apenas om pre epos-testes,
representado pelo diagrama 2 (Campbell e Stanley,
1979),ou seja, um delineamento que inluiu apenas o
grupoexperimental. .
O
1
X O
2
Diagrama2-Delineamentopre-experimental
Adotou-se omo metodologia de pesquisa a
7
Pós-teste
Pré-teste
Formalização do
conteúdo
Teste
intermediário
Uso
individual do
programa
Discussão
em grupo
Diagrama3{MetodologiadoExperimentoII
A primeira atividade realizada no
desenvolvi-mento desta pesquisa foi a aplia~ao de um pre-teste
(7/4/2000) para identiar as onep~oes do grupo.
Em seguida, o onteudo `Leis de Newton' foi
intro-duzido eformalizado durante asaulas. Apos essa
for-maliza~ao, osestudantes zeramo testeintermediario
(30/5/2000),ujo objetivoeraveriar sealguma
mu-dana havia oorridoapenas omo estudo formal das
leisdeNewton.
Na aula seguinte ao teste intermediario, oorreu a
primeiraintera~ao,individualeobrigatoria,omo
pro-grama Prometeus. Nessa oportunidade, foi sugerido
aosestudantesquevoltassemautilizaroprogramaem
novas intera~oes. Apos a primeira intera~ao, houve
uma disuss~ao em sala de aula, no mesmo dia, sobre
assitua~oes proporionadaspelo programa,para
veri-arseestehavialevadoosestudantesapereberem
in-satisfa~oesomrela~aoasuasonep~oesespont^aneas.
Aposumintervalodeumm^esealgunsdias,foiapliado
opos-teste(11/7/2000).
A analise dos testes da amostra onsiderada (8
alunos que partiiparam dos tr^estestes) onsistiu em
omparar qualitativamente as respostas apresentadas
no pre-teste (doqual partiiparam 16 alunos que n~ao
haviamaindainteragidoomoprograma),asrespostas
do teste intermediario (11 alunos que haviam
partii-padodasaulassobreoonteudo`LeisdeNewton')eas
respostasdopos-teste (12alunosquehaviam
interagi-doomoprograma). Tambemfezpartedaanaliseuma
entrevistarealizadaomoprofessordadisiplina.
Analisandoopre-teste apliadoaosestudantes,
ve-riamos que as onep~oes mais frequentes para o
grupode 8alunosonsideradoforamas mesmas
suge-ridaspelotrabalhopioneirode Viennot(1979). Todos
os estudantes se revelaram possuidores de onep~oes
espont^aneas exaustivamente repertoriadas pela
litera-turajaitada.
Nas subse~oes seguintes, ser~ao apresentados os
re-sultados das analises de ada teste, relatando-se as
possveis mudanas nos modelos espont^aneos dos
es-tudantes, bem omo sua perman^enia e resist^enia a
III.2.1 Resultados do pre-teste e doteste
inter-mediario
A analise do pre-teste dos estudantes que
partii-paramdoExperimentoIInosonrmou,omojaera
es-perado,queasonep~oesapresentadasporessegrupo
eramasmesmasapontadaspelotrabalhodeViennot.
No teste intermediario, n~ao foram onstatadas
altera~oes signiativas nas onep~oes espont^aneas
desses estudantes. Eles ontinuaram apresentando a
ideiadequeaforaeapliadanadire~aodomovimento.
Eoquemostramsuasrespostasaquest~ao1desseteste,
aqualtratavadeumapedralanada horizontalmente.
Todasasrespostasenvolveramduasforas: uma
hori-zontal,quefazoorpoirparaafrente,eoutravertial,
que fazoorpoair. A analise do teste intermediario
nosonrmouqueoensinoformalofereidoaposopr
e-teste n~ao foi suiente para levar esses estudantes a
abandonarseusmodelosespont^aneos,servindotambem
paranosertiarmosdequen~aohaviamoorrido
mu-danasantesdepassarmosaotratamentoexperimental
queseseguiria: autiliza~aodoprogramaPrometeus.
III.2.2 Analise da intera~ao dos alunos om o
programa Prometeus
Aposaprimeiraintera~aoomoprograma,os
estu-dantestiveramaessolivreaele |inluindoinentivo
a seu uso | ate o pos-teste ser apliado. Os dados
armazenados no proprio programa revelaram, porem,
que as intera~oes foram pouas, n~ao orrespondendo
a nossas expetativas, o que interpretamos omo um
desinteressedessesestudantespelo programa.
Aposaprimeiraintera~ao,oorreuadisuss~aoom
o grupo. Nela, analisaram-se as situa~oes do
pro-grama, as quais foram disutidas uma por uma, no
quadro-negro, om os estudantes. Segundo a
profes-sora responsavel pela disiplina e pela exeu~ao da
metodologiaadotada,duranteadisuss~aoosestudantes
n~ao mostraram estar insatisfeitos om seus modelos
espont^aneos. Aolongodessadisuss~ao,segundoa
III.2.3 Analisee resultados dopos-teste
O pos-teste foi onstitudo de 11 quest~oes de
multiplaesolhaapliadasapososestudantesterem
in-teragido omoprogramaPrometeus edisutidosobre
as situa~oesdoprogramaomoprofessor. Oobjetivo
desse teste foi veriar aoorr^eniade altera~oes das
onep~oes apresentadas no pre-teste e no teste
inter-mediario.
Nasquest~oes 1a4soliitava-seaos estudantes que
assinalassem a alternativa que representava as foras
queestavamagindosobreoorpoem movimento.
Aquest~ao1tratavadeuma bola desinuaque, ao
reeber uma taada de um jogador, movia-se sobre a
mesa em dire~ao aaapa. Comexe~ao deum
estu-dante,todosassinalaramalternativasqueapresentavam
umaforanadire~aodomovimentodabola,revelando,
assim,aperman^eniadeummodeloespont^aneo.
Aquest~ao2tratavadeumblooqueerajogadode
baixo para ima ao longo de um plano inlinado liso.
(A guranoteste representavaoorposubindo.) N~ao
houve aertos nessa quest~ao. Dois estudantes,
entre-tanto, onsideraram uma fora agindo na dire~ao do
plano, embora em sentidoontrario ao do movimento
do bloo. O restante do grupo onsiderou uma fora
na dire~aodoplano eagindo sobre obloo no mesmo
sentidodomovimento(\puxando-oparaima").
Na quest~ao 3, que tratava de uma pedra lanada
horizontalmentedajaneladeumedifio,enaquest~ao
4,referenteatrajetoriaparaboliadeumabolalanada
porumjogadordegolfe,oorreuumgrandenumerode
aertos. Aquest~ao3dopos-testeeaquest~ao1doteste
intermediarioeramid^entias. Aoveriarmoso
desem-penhodosestudantesemambosostestes,onstatamos
uma melhorasigniativa nonumero de aertos,
pas-sandodezerono testeintermediario para seisnop
os-teste. Esseresultadonospareeuindiar queesses
es-tudantes, ao interagiremomoprograma,teriam sido
inueniados a ponto de questionar e reavaliar as
re-spostasdessas quest~oes, visto queoprograma
Prome-teus ofereeumasitua~aosemelhanteasquest~oes3e4
dopos-teste. Trata-se da situa~ao em que um garoto
daumsaquenumaboladev^olei,sendoaimagem
on-geladaaposabolaatravessararede(Figura3). O
pro-gramapedeent~aoqueoestudanteesolhaaalternativa
queapresentaasforasqueatuamnessasitua~ao.
A analise dasdemais quest~oes do pos-teste,
entre-tanto,revelouafortepresenade onep~oesja
obser-vadas no pre-teste e no teste intermediario. Os
estu-dantes ontinuavamassoiando aumento de foraom
aumento develoidade.
No geral, veriamos que os estudantes n~ao
ob-tiveram bons desempenhos. A analise dos testes
mostrou que nem o ensino formal nem o
pro-grama Prometeus foram, no espao de tempo
obser-vado,potenialmente eazes para alteraros modelos
espont^aneos da maioria dos estudantes dogrupo
on-siderado.
A esse resultado soma-se a desmotiva~ao
manifes-tadaporessesestudantesemrela~aoadisiplinaFsia
Geral e Experimental, ja que se tratava de alunos de
um urso de Matematia. Entretanto, de aordo om
a professoraresponsavel pela disiplina, oomentario
que se ouviu dos estudantes foi o seguinte: \O
pro-grama serviuparanosmostrarquen~aosabemosasleis
de Newton, omo pensavamos saber." Essa arma~ao
podeseranalisadasobdoisaspetos: umqueonrma
oresultadoobservadono Experimento I,emrela~ao a
onanaabsolutanoprograma,eoutroqueesta
rela-ionadoaopapelauto-avaliativodoprograma,
eviden-iadonosomentariosespont^aneosdosestudantes.
Essesresultados,emboran~aotenhamonduzidoao
objetivomaior,queeraodeprovoarumaaltera~aodas
onep~oes desses estudantes, revelaram algumas
mu-danas em seuomportamento em ompara~aoom o
primeiroexperimento, guardadasaslimita~oes
ompa-rativasentreosexperimentos. Restavaaindainvestigar
outrashipotesesquen~aotinham sidoesgotadasnesses
doisexperimentos: a intensia~aodasdisuss~oes,
en-treestudanteseprofessor,dassitua~oespropostaspelo
Prometeus eamotiva~aopelo assunto.
IV. Metodologia e
desenvolvi-mento do Experimento III
Comoontinuidadeanossotrabalho, paraveriar
se o programa Prometeus poderia ontribuir na
al-tera~aodeonep~oesespont^aneasdosestudantes,
im-plementamosumnovoexperimentoomuma
metodolo-giasemelhanteadoExperimentoII,emboraparauma
amostra experimental diferente, visto que, neste aso,
estavamos interessados em veriar oaspeto
motiva-ional do onteudo do programa (Bonm e Gobara,
2001). Ogrupoesolhidofoi uma turmadealunos do
urso deBahareladoemFsia,2001, onstitudapor
alourosealunosquehaviamsidoreprovadosna
disi-plina Me^aniaeTermodin^amia F.
O delineamento utilizado para o desenvolvimento
do Experimento III foi o mesmo utilizado no
Experi-mentoII,ouseja,apenasomumgrupoexperimental.
Adiferenaentre asmetodologiaseque,nestetereiro
e ultimo experimento, os estudantes interagiramuma
uniavezomoprograma. N~aofoiapliadoteste
inter-mediario,mas intensiou-seadisuss~aodassitua~oes
apresentadasnoprograma. Essaesolhaderivoudos
re-sultados daspesquisas anteriores(Gobara etal.,2000;
Bonm,2000). Odiagrama4apresentaametodologia
dapesquisadesenvolvidanesteexperimento nal.
Primeiramentefoiapliadoopre-teste(10/4/2001)
e, em seguida, foi ministrado todo o onteudo `Leis
de Newton'. Apos a formaliza~ao do onteudo, os
estudantes interagiram om o programa Prometeus,
seguindo-se ent~ao a disuss~ao em grupodas situa~oes
apresentadas pelo programa. A ultima atividade da
sequ^eniafoiaaplia~aodopos-teste(1/6/2001),sendo
que no perodo entre a intera~ao om oprogramae o
pos-teste os estudantes realizarama provanormal do
ursosobreoonteudodeDin^amia.
Pré-teste
Formalização do
conteúdo
Interação com
o programa
Pós-teste
Prova normal
do curso
Discussão
em
grupo
Diagrama4-MetodologiadapesquisadoexperimentoIII.
Do grupo iniial, 26 estudantes realizaram o pr
e-teste,21realizaramopos-testee21interagiramomo
programa. Como nosso riteriofoi inluirna amostra
nal apenas osestudantes que houvessempartiipado
dastr^esatividades,pudemosanalisarsomenteostestes
de14estudantes.
Opre-testefoielaboradoom6quest~oesdemultipla
esolha,asquaisjahaviamsidoutilizadas noteste
in-termediarioparaogrupodeestudantesdeMatematia.
Alemdeesolheremumaalternativa,osestudantes
de-veriam,destavez,justia-la.
As mesmas onep~oes observadas no pre-teste do
grupodeMatematiaforamidentiadasparaogrupo
JustiativadoestudanteSAparaaquest~aoemque
umapedraeralanadahorizontalmente: \Existemduas
foras agindo sobre a pedra, uma horizontal, que fez
om que a pedra fosse lanada para fora da janela, e
outra vertial para baixo, atraindopara osolo".
(Con-ep~aoA.)
JustiativadoestudanteDEparaaquest~aoemque
um garoto empurrava uma aixa: \(...) pois a fora
apliadaeumpouomaiorqueaforadeatrito,logo a
veloidadevaiseronstanteetambempequena".
(Con-ep~aoB.)
Nopos-teste, queonteve as quest~oes jautilizadas
mu-teste, sobre o garoto empurrando a aixa, justiou
desse modo sua esolha de uma alternativa baseada
emonep~aoespont^anea: \Seafora diminuir oma
a~ao de uma fora externa ontraria aela, sua
veloi-dade tambem diminuiria". Jano pos-teste, para uma
quest~ao sobre um elevador, que explora uma situa~ao
fsia semelhante a da quest~ao sobre a aixa, o
estu-dante assim justiou sua esolha da alternativa
or-reta: \Mesmoqueaforaapliadapelomotordiminua,
ontinuasendomaiorqueopeso,ent~aoexisteuma
ae-lera~ao eaveloidade aumenta".
Aanalisedopos-testemostroutambemqueomaior
numerodeerrosoorreunas quest~oes5e6,referentes
aomotorexerendoforasobre oelevadoreque
abor-damaonep~aodeforaproporionalaveloidade.
Na Tabela 1, ompara-se o desempenho dos
estu-dantesemambosostestes: (S=sim,presenade
on-ep~oes, e N = n~ao, aus^enia de onep~oes).
Con-lumos, om a analise dos testes, que todos os
estu-dantes aqueseatribuiu \S"nessatabela ontinuavam
apresentando a onep~ao B. Os estudantes AL, DE,
ROeVIforamosunios queontinuaramapresentando
tambemaonep~aoA.
Aluno Acertos
Concepções
Pré-teste Pós-teste Pré-teste Pós-teste
AF 6 7 N N
AL 0 3 S S
AP 1 7 S N
CL 2 7 S N
DA 1 7 S N
DE 0 0 S S
GE 1 6 S S
HA 1 5 S S
KE 1 3 S S
RA 0 7 S N
RO 1 3 S S
SA 0 7 S S
VI 0 2 S S
YA 0 4 S S
Tabela1.Tabelaomparativadedesempenhodosestudantes.
O que a Tabela 1 mostra e que amaioria dos
es-tudantes evoluiudopre-testepara opos-teste,oquee
revelado pelos numeros de aertos nas quest~oes. As
exe~oes, omo pode ser visto, foram os estudantes
DE,quen~aoapresentounenhuma evolu~ao,eAF, que
n~aoapresentouonep~oesespont^aneasemnenhumdos
testes.
Nadisuss~aoomessegrupodeFsia,assitua~oes
do programa foram apresentadas utilizando-se um
datashow. De aordo om a professora 22
, o
ompor-tamento dos estudantes de Fsia foi muito diferente
daqueledosdeMatematia.
Segundo a professora, os estudantes mostraram-se
animadosjanaatividadedeintera~aoomoPrometeus,
inlusive fazendo disputas para ver quem onseguiria
aertar as quest~oes om o menor numero de
tentati-vas. Nafasededisuss~aoemsaladeaulaelestambem
semostrarammaispartiipativos,fazendoperguntase
tambemdebatendounsomosoutros.
Essa diferena de omportamento em rela~ao a
turma de Matematia pode ser expliada
prinipal-mentepelointeressedosestudantesdeFsiapela
disi-plinaepeloonteudo`LeisdeNewton'. Osintegrantes
desse grupo,segundoaprofessora,tiverammaior
inte-ressenaatividadedeintera~aoomoprograma,sendo
que alguns deles manifestaram vontade de mostra-lo
paraolegasquen~aoursavamFsia,amde\test
a-los". Elarevelouaindaque,omparando-seasturmas
experimentaisdeMatematiaedeFsia,aprimeirase
mostroumais apatiaepassivaduranteaexeu~aodo
programaeprinipalmentenadisuss~aoemgrupo.
Em onjunto, osresultados obtidos da analise dos
testes sugerem que a nova metodologia adotada,
so-madaamotiva~aodosestudantesdeFsia,ontribuiu
paraobomdesempenho obtidono pos-teste, em
om-para~aoomasonep~oesapresentadasnopre-teste.
V. Conlus~oes
Sabe-se que, a partir da intera~ao om o mundo
fsio,aspessoas,epartiularmenteosestudantes,
ons-troem os hamados modelos espont^aneos, e os p~oem
ent~aoemusoparaexpliarosfen^omenosobservadosno
dia-a-dia. Taismodelos,omonossa pesquisa tambem
onrmou, diilmente se alteram atraves da simples
exposi~aodosestudantesaonteudosientos.
Asprinipais onep~oesespont^aneasemMe^ania
apontadas na literatura foram identiadas nos pr
e-22
testes dos tr^es experimentos. A intera~ao dos
estu-dantes omoprogramarevelou-sepotenialmente util
paradetetaressasonep~oes.
Cabe aqui reforarmos que oobjetivo prinipal de
nossapesquisan~aofoitestaraqualidadedoprograma
Prometeus,masidentiarsuaspossveisinu^eniasna
altera~aodeonep~oesespont^aneasquandoinseridono
desenvolvimentodo onteudode uma disiplina.
Nos-sos resultados mostraram queuma estrategia baseada
apenas na intera~ao isolada do estudante om o
pro-graman~aoea maisadequada, omo revelouaanalise
dostestesdoExperimentoI.
No segundoexperimento, aprimeira intera~ao dos
estudantes omoprogramaPrometeus oorreuaposo
testeintermediario,quandojahaviamestudadotodoo
onteudo`LeisdeNewton'. Foi-lhessugeridoque,alem
daprimeiraintera~aoobrigatoria,retornassemao
labo-ratorio para utilizar o programa outras vezes. Nossa
expetativa, ao inserirmos o programa no
desenvolvi-mentodoonteudodamaneiraomoozemos,eraque
os estudantes viessem a utiliza-lo varias vezes, lev
an-tando quest~oes que,pouoapouo, pudessem leva-los
a substituir seus modelos espont^aneos pelo iento.
Como visto na analise da intera~ao dos alunos om o
programa,afaltadeinteresseeaten~aonessaatividade
foi umfatorqueontribuiudesfavoravelmentepara os
resultadosobtidosaonaldessaetapadotrabalho.
Outro fator queontribuiu paratais resultados
in-satisfatorios foi a falta de motiva~ao dos estudantes
quantoadisiplinaFsiaGeraleExperimental,oque
talvez se deva ao fato de serem alunos do urso de
Matematia. Emdeorr^enia dessesresultados,
desen-volvemos uma nova estrategia que apresentava
seme-lhanas aque forautilizadaomesses estudantes. Os
resultados obtidos para essa nova amostra foram
sa-tisfatorios,mesmotendooorridouma uniaintera~ao
om o programa. Esse resultado pode ser atribudo,
neste aso,aointeressedosestudantespelo programa,
oqueosmotivouasedediaremasatividades e,
prin-ipalmente,apartiiparemenergiamentedadisuss~ao
das situa~oes. Essadisuss~ao foi onsideradaporesse
grupo omo uma das atividades mais importantes, e
mostrou-sefundamental para queogrupopudesse
es-gotar asinsatisfa~oesprovoadaspelassitua~oes
apre-sentadas pelo programa. Neste aso, uma unia
in-tera~ao,masompossibilidadedevariastentativas,foi
suiente para o bom desempenho veriado no p
os-teste.
As estrategiasquedesenvolvemosutilizando o
pro-gramaPrometeus,omoobjetivodelevarosestudantes
a alterar seus modelos espont^aneos, substituindo-os
por modelos ientos, podem servir de refer^enia
para professores que queiram trabalhar as onep~oes
espont^aneasdeseusestudantes. Assitua~oespropostas
por esse programa n~ao se esgotam apenas nas
simu-la~oesrealizadaspelosestudantes. Comoos
experimen-trategias adequadas, as quais devem ser busadasem
fun~ao das araterstias de ada grupo, de modo a
permitirqueasonep~oesespont^aneas,alemdeterem
sua exist^enia reonheida,sejam adequadamente
tra-balhadas, mesmo que se mostrem muito resistentes a
mudanas.
Copias doprogramaPrometeus podemser
adquiri-das em http://www.d.et.ufms.br ou entrando em
ontato,viae-mail,omosautores.
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