APÊNDICE C

ESTUDO PILOTO DO IMPACTO DE ALGUMAS UTILIZAÇÕES DO COMPUTADOR NA DISCIPLINA DE CIÊNCIAS FÍSICO-QUÍMICAS

C.1 Introdução

Começamos por frisar o facto da interacção com os alunos, que descreveremos seguidamente, não corresponder a uma investigação completa no domínio das ciências de educação. Como o próprio título deste capítulo sugere, trata-se de um estudo piloto, que mais não procura do que abrir portas para uma futura pesquisa mais abrangente.

Desta breve sondagem junto dos alunos, que não é, aliás, o núcleo central desta tese, interessa retirar algum proveito com vista à elaboração de uma investigação subsequente. A presente experiência poderá fornecer elementos importantes no que toca, entre outros aspectos, aos instrumentos de investigação e aos métodos a utilizar (ver alguns comentários no final deste capítulo).

C.2 Descrição do estudo

Procurámos estudar o seguinte problema, que passamos a descrever(Kerlinger 1980 e Moore 1983):

Problema: A utilização do computador na disciplina de Físico-Químicas pode aumentar a motivação dos alunos para o estudo dessa disciplina?

Variável independente: utilização do computador na disciplina de Físico-Químicas.

Variável dependente: motivação dos alunos para a disciplina.

1ªHipótese: A utilização pelos alunos do 8º ano dos programas "Jogo das Substâncias" e "Adivinhas em Química" motiva os alunos para a disciplina. (A disquete com estes programas encontra-se em anexo).

O1 X O2

----------- Método Quantitativo; Plano quase-experimental com dois grupos

O3 O4

O1; O2; O3 e O4: Observações (Inquéritos). Foi utilizado o Inquérito A, que apresentamos em anexo (anexo A).

X- Tratamento: Interacção com o computador.

Procedimento

1- O inquérito A foi distribuído a 102 alunos (quatro turmas) duma mesma professora, do 8º ano da Escola Secundária de Penacova (O1 e O3). Os alunos tinham 5 minutos para responder.

2- Duas semanas depois de terem preenchido o inquérito, as turmas 1 e 2 tiveram duas aulas numa sala com 20 computadores onde usaram os programas "Jogo das Substâncias" e "Adivinhas em Química" (X). As turmas 3 e 4 tiveram duas aulas normais de resolução de problemas envolvendo a matéria dada.

3- Quatro semanas depois, incluindo duas de férias, as turmas 1, 2, 3 e 4 foram de novo sumetidas ao inquérito A (O2 e O4).

2ª Hipótese: A simulação computacional da queda dos graves com os alunos do 10º ano motiva-os para este assunto.

Esta hipótese foi testada de forma mais qualitativa.

Foi utilizado o inquérito B, que apresentamos no anexo B.

Procedimento:

1- 24 alunos do 10º ano da Escola Secundária de Penacova tiveram três aulas usando o programa de computador "Pisa", na disciplina de Físico-Químicas (este programa está em disquete em anexo). Uma dessas aulas foi realizada na sala de aula (usando um "Data-Display"), tendo as outras duas sido realizadas numa sala em que cada grupo de dois alunos usava um computador. Nestas duas aulas os alunos usaram a Ficha de Trabalho C (anexo C) como auxiliar na interacção com o computador.

2- Cerca de dois meses depois das aulas com o computador os alunos responderam ao inquérito B.

C.3 Resultados

1ªHipótese: A utilização pelos alunos do 8º ano dos programas "Jogo das Substâncias" e "Adivinhas em Química" motiva os alunos para a disciplina.

Dos 102 alunos que responderam ao primeiro inquérito (O1 e O3), apenas 91 responderam também ao segundo (O2 e O4) sem motivos que justificassem anulação:

	nº de alunos	Valor médio antes do tratamento*	Valor médio depois do tratamento	Variação do valor médio	Variação do valor médio, %	% de alunos que referem o argumento b)**
Turmas 1 e 2 (com interacção com o computador)	48	4,73	4,47	0,35	7,4%	89%
Turmas 3 e 4 (sem interacção com o computador)	43	4,38	4,28	0,19	4,3%	0%
Totais	91

* De 1 (a disciplina que gosto mais) a 8 (a disciplina que gosto menos).

** Argumento b): «Fazemos jogos divertidos no computador».

2ªHipótese: A simulação computacional da queda dos graves com os alunos do 10º ano motiva-os para este assunto?

Algumas respostas colocaram o assunto "queda dos graves" entre os seus favoritos:

- "Fizemos experiências concretas (no computador) e por isso percebemos melhor a matéria" (Sérgio).

- "Gostei da queda dos graves porque demos esta matéria de uma forma diferente e motivadora, com um jogo de computador" (Margarida).

- "A matéria pareceu-me mais simples e resolvemos problemos concretos" (Teresa).

- "... porque quando demos esta matéria recorremos a experiências no computador, o que nos levou a perceber melhor os conteúdos devido a termos contacto visual e possibilidade de manipular a queda dos corpos" (Pedro).

Uma conversa com os alunos, depois do inquérito ter sido respondido, evidenciou ainda os seguintes aspectos:

- A maioria dos alunos já não tinha bem presente as estratégias que foram utilizadas para cada conteúdo. Uma boa parte dos inquiridos, que não importa quantificar atendendo à natureza deste estudo, revelou que responderia de forma diferente se o professor lhes tivesse lembrado que o assunto «queda dos graves» foi abordado com o auxílio do computador.

- Alguns alunos disseram que não apreciaram o assunto «queda dos graves» pela natureza do mesmo e que, se outro qualquer assunto fosse abordado com o computador, o teriam preferido.

- Todos os alunos manifestaram simpatia pela estratégia de usarem, em pequenos grupos, o computador, apoiando-se numa ficha de trabalho.

C.4 Possíveis ameaças ao estudo

Os pontos focados seguidamente têm a ver não só com este estudo piloto como também com uma investigação mais completa subsequente que, por mais bem elaborada e executada que seja, apresenta sempre as limitações características das ciências que tratam comportamentos humanos.

1- Ameaças à validade interna (legitimidade das conclusões)

a- História (factores externos que podem influenciar a variável dependente- motivação dos alunos para a disciplina de Físico-Químicas)

Um exemplo, no nosso caso, pode ser o facto de alguns alunos, em qualquer dos grupos, ter interaccionado, noutra circunstância, no decorrer da experiência, com um computador.

b- Interacção Selecção / Maturação (grupos não aleatorizados, com sujeitos de maturação diferente podem conduzir a resultados em que se perde legitimidade de conclusão).

O sexo e a nota que têm tido a Físico-Químicas são dois exemplos de factores não aleatorizados que podem contribuir para ameaçar a legitimidade das conclusões.

2- Ameaças à validade externa (legitimidade das generalizações)

a-Validade da população (generalizações de um grupo para outro mais vasto).

Generalização da população acessível (de onde extraímos a nossa amostra) para a população alvo (a quem se pretende aplicar os resultados).

Um estudo mais vasto do nosso problema (relações entre estratégias computacionais na disciplina de Físico-Químicas e as motivações do aluno) teria como população alvo, pelo menos, os estudantes do distrito de Coimbra. Estão, por isso, bastante ameaçadas, quaisquer generalizações.

Interacção entre variáveis personológicas e tratamento (interferência, nomeadamente, da personalidade do professor que conduz a investigação-interacção professor-alunos-computador).

Este aspecto foi minimizado em relação à primeira hipótese, já que as quatro turmas estudadas tinham o mesmo professor.

b-Validade ecológica (generalização de um estudo para outro estudo).

Efeito de Hawthorne (os sujeitos alteram-se por participarem na investigação).

Este factor terá sido bastante reduzido. O facto de se inquirir os alunos com questões idênticas relativas às disciplinas de Biologia e Matemática, foi elaborado, precisamente, no sentido de eliminar este efeito. Para além disso, os inquéritos foram distribuídos em aulas de História, Geografia, etc.

Efeito de John Henri (o grupo de controlo sente o privilégio do grupo experimental e geram-se comportamentos diferentes).

Esperávamos que este efeito fosse considerável. Com efeito, no mesmo dia em que os alunos das turmas 1 e 2 (interacção com o computador), os alunos das outras turmas perguntaram à professora quando seria a sua vez. A esta questão a professora respondeu que só duas turmas teriam aquela actividade. Os resultados, porém, não demonstraram uma diminuição de simpatia pela disciplina dos alunos das turmas 3 e 4 (sem interacção com o computador). Refira-se que, por razões éticas, às turmas 3 e 4 foram proporcionadas, depois do segundo inquérito, aulas com os jogos de computador.

Efeito da novidade (os efeitos são devidos à novidade, se o tratamento continuasse as pessoas cansar-se-iam...).

Neste tipo de problema, envolvendo o uso de computador nas aulas, parece-nos ser este o efeito mais delicado e que mais poderá ameaçar qualquer tipo de generalizações.

Efeito do experimentador (impossibilidade de generalizar os resultados de investigador para investigador; tudo depende do investigador, das suas características activas - comportamento na investigação - e passivas - sexo, idade, etc).

Sensibilização ao pré-teste (a aplicação do pré-teste sensibiliza os sujeitos para o conteúdo do teste, leva os alunos a responder ao teste de modo diferente do que se não tivessem sido sujeitos ao pré-teste).

C.5 Comentários

- Os resultados relativos à primeira hipótese não são, de todo, conclusivos. Com efeito, foi pouco maior o acréscimo de motivação pela disciplina de Ciências Físico--Químicas dos alunos que usaram o computador com o software a ele associado, quando comparado com o acréscimo que os outros alunos registaram.

- Foi significativa, porém, a percentagem de alunos que apontaram o argumento «fazemos jogos divertidos em computador», como estando na base da sua escolha. Este facto, a avaliar pelos resultados, não parece ter sido suficientemente influente para implicar um aumento geral da motivação pela disciplina.

- Já os resultados referentes à segundo hipótese, e particularmente a conversa informal com os alunos, revelaram que o uso do computador na disciplina de Físico-Químicas pode ser um forte factor para incrementar a motivação dos alunos para a disciplina e/ou para assuntos particulares de Ciências Físico-Químicas. O mesmo grupo de alunos, cerca de três meses mais tarde, revelou enorme interesse e uma resposta bastante positiva quando se utilizou o computador durante três aulas, com um programa sobre a tabela periódica.

- Embora revestindo-se de grande interesse, é difícil estudar - ou melhor, medir - os factores relacionados com questões de motivação em ciências de educação.

- Das ameaças já apontadas, algumas serão minimizáveis num estudo mais profundo, mas é de registar que haverá sempre variáveis parasitas (outros factores que, para além da variável independente - uso do computador -, influenciam a variável dependente - motivação).

- Estudos mais elaborados (Ponte, 1989) revelam algumas ideias em consonância com estes resultados. O grupo de trabalho do 8º ano foi dinamizado por uma professora que não era particular entusiasta do computador. Em face do texto seguinte de Ponte, poderíamos perguntar se seriam diferentes os resultados com outro professor:

"Em todos os estudos realizados evidencia-se de modo flagrante a importância do papel do professor. Quando este se interessa de forma genuína pelo computador induz nos alunos um comportamento semelhante e os resultados não se fazem esperar.

Assim, os resultados positivos dos diversos estudos considerados não derivam simplesmente da introdução do computador como ferramenta de trabalho, mas estão ligados igualmente à forma como este foi introduzido e aos ambientes pedagógicos criados."

Apontamos, por último, um conjunto de reformulações/sugestões que, com base nesta experiência, poderão influenciar um trabalho futuro, no que toca, particularmente, à primeira hipótese do nosso trabalho e ao desenvolvimento de um estudo quantitativo mais completo:

- Usar um instrumento (inquérito) com uma linguagem e um esquema ainda mais simples. Reparámos, principalmente em inquéritos anulados para os resultados (9), que muitos alunos não perceberam o que se lhes perguntava.

- Diminuir o tempo entre o tratamento e a segunda observação (inquéritos finais).

- Poderíamos, no nosso estudo, ter sujeitado os alunos das turmas 3 e 4 a um terceiro inquérito depois das aulas com o computador.

- Para diminuir o efeito de novidade, poderíamos pensar num esquema experimental envolvendo, ao longo de um certo tempo (1 ano, por exemplo) o tratamento (uso do computador), tentando verificar se, à medida que vão sendo aplicados diversos tratamentos (vários assuntos dados com o auxílio do computador), o acréscimo de motivação vai diminuindo.

- Haveria que estender o estudo a um grupo representativo maior e tentar, na medida do possível, aleatorizar os grupos.

Responde com seriedade à(s) seguinte(s) questão(ões). Obrigado!

a) Ordena com os números de 1 a 8 as seguintes disciplinas, consoante gostes mais ou menos de cada uma (será 1 para a que gostares mais, 2 para a seguinte e assim sucessivamente até 8 para a que gostares menos):

__ Português

__ Inglês ou Francês

__ Matemática

__ Físico-Químicas

__ Biologia

__ Geografia

__ História

__ Trabalhos Oficinais

b) Concretamente em relação à disciplina de Biologia, indica um ou dois factores, de entre os seguintes, que estiveram na base da tua escolha:

A__ Fazemos experiências nas aulas

B__ Fazemos jogos divertidos no computador

C__ A matéria é muito interessante

D__ O(A) professor(a) é muito simpático(a)

E__ As aulas correm muito bem

F__ Sempre gostei muito das disciplinas da área de ciências

G__ As matérias não são dadas "à pressa".

H__ Outro factor: Qual?

c) Concretamente em relação à disciplina de Físico-Químicas, indica um ou dois factores, de entre os seguintes, que estiveram na base da tua escolha:

A__ Fazemos experiências nas aulas

B__ Fazemos jogos divertidos no computador

C__ A matéria é muito interessante

D__ O(A) professor(a) é muito simpático(a)

E__ As aulas correm muito bem

F__ Sempre gostei muito das disciplinas da área de ciências

G__ As matérias não são dadas "à pressa".

H__ Outro factor: Qual?

d) Concretamente em relação à disciplina de Matemática, indica um ou dois factores, de entre os seguintes, que estiveram na base da tua escolha:

A__ Fazemos experiências nas aulas

B__ Fazemos jogos divertidos no computador

C__ A matéria é muito interessante

D__ O(A) professor(a) é muito simpático(a)

E__ As aulas correm muito bem

F__ Sempre gostei muito das disciplinas da área de ciências

G__ As matérias não são dadas "à pressa".

H__ Outro factor: Qual?

Responde com seriedade à(s) seguinte(s) questão(ões). Obrigado!

a) Em relação à disiplina de Físico-Químicas, indica, de entre os seguintes temas, aqueles de que gostaste mais até agora (1 para o que gostaste mais, dois para o seguinte e assim sucessivamente até 6)

__ Movimento relativo

__ Movimento uniforme

__ Movimento uniformemente variado

__ Queda de graves

__ As três leis de Newton (Dinâmica)

__ Quantidade de movimento

d) Qual ou quais os motivos que estiveram na base da tua escolha?

1- Relembra o que estudaste sobre a queda de graves. Escreve:

a) A equação que nos dá a aceleração do movimento.

b) A equação das velocidades para este tipo de movimento.

c) A lei dos espaços para a queda de um grave.

2- Como sabes, a questão da queda dos graves foi polémica ao longo da história da Física. Lê o seguinte texto de apoio antes de começares a usar o programa.

«Galileu opôs-se a Aristóteles na questão da queda dos graves e as suas ideias sobre esse tipo de movimento foram incorporadas nas ciências físicas que então nasceram. É, porém, notável que as opiniões de Aristóteles tenham persistido durante cerca de dois mil anos sem nunca terem sido alvo de qualquer crítica consequente. Acontece que, apesar de ridicularizada no século XVI por Galileu e esquecida hoje pelos manuais escolares de física, a doutrina de Aristóteles apresenta o mérito de corresponder de certo modo a muitos dados da observação corrente. Foi essa, afinal, a grande razão da sua longevidade.

Os escritos de Aristóteles sobre a queda dos corpos não são de modo algum claros. Vale, porém, a pena citar uma passagem mais transparente do volume "De Caelo":

"O movimento para baixo de uma massa de ouro ou chumbo ou de qualquer outro corpo dotado de peso é tanto mais rápido quanto maior for o seu tamanho".

De facto, é precisamente isto o que se observa. Se se deixarem cair, no ar, dois corpos maciços de igual natureza e com a mesma forma (por exemplo, esférica), vê-se que o maior e, portanto, mais pesado chega primeiro ao chão. Aristóteles tinha e tem, neste ponto particular, razão.

Foi o italiano Galileu Galilei quem insistiu na afirmação de que não existe nenhum motivo válido para que um corpo no vazio seja mais rápido do que outro. Por volta de 1509, num manuscrito em latim só bastante mais tarde publicado, Galileu, sem piedade para com o sábio grego, escreveu o seguinte:

"O ridículo da opinião de Aristóteles é mais claro do que a luz. Quem vai acreditar, por exemplo, que se duas esferas de chumbo forem largadas da órbita da Lua, sendo uma cem vezes maior do que a outra, a maior chegue à Terra numa hora, enquanto a menor leva cem horas no seu movimento? Ou se duas pedras forem lançadas ao mesmo tempo de uma torre alta, tendo uma o dobro do tamanho da outra, quem vai acreditar que a mais pequena vá a meio do caminho quando a grande está a chegar ao chão?"

No "Diálogo sobre Duas Ciências Novas" (publicado em 1638), o personagem Salviati, que se identifica com as posições de Galileu, comenta uma afirmação de Aristóteles que nunca foi efectuada na precisa forma em que é referida:

"- Simplicio- A sua discussão é deveras admirável; no entanto acho difícil de acreditar que uma lágrima de pomba se mova com a mesma velocidade de uma bala de canhão.

- Salviati - Pode mesmo dizer um grão de sal e uma mó de moinho. Mas, Simplicio, espero que não siga o exemplo de muitos outros que desviando a discussão do objectivo fundamental atacaram uma afirmação minha a que faltava um cabelo de verdade, e sob este cabelo quiseram esconder um erro de um outro, do tamanho de uma corda de um barco. Aristóteles afirmou: Uma bola de ferro de cem libras, caindo de uma altura de cem cúbitos, chega ao chão antes que uma bola de uma libra tenha caído de um simples cúbito'. Eu digo que chegam ambas ao mesmo tempo. Descobre, se fizer a experiência, que a maior precede a menor de dois dedos; isto é, quando a maior bate no chão, a outra está ainda acima dois dedos. Não pode meter nestes dois dedos os noventa e nove cúbitos de Aristóteles".

O texto, desta vez escrito em italiano escorreito para toda a gente e não apenas em latim hermético para alguns, é magnífico, tanto pelo sentido poético como pelo rigor da invocação da experiência. Contudo, nem o exemplo preciso da "bola de ferro de cem libras" se encontra em nenhuma obra de Aristóteles nem Aristóteles na sua "física qualitativa" usava equações e quantidades numéricas, pelo que a "citação" que dele faz Galileu não é literal (a técnica de colocar na boca do opositor afirmações que ele não proferiu é ainda hoje bastante usada...). Por outro lado, Salviati manda fazer a experiência da queda das bolas de ferro (de 100 e 1 libra, com 1 libra = 0,454 Kg) da "altura de cem cúbitos" (1 cúbito = 0,66 m) mas não é claro se Galileu a fez de forma rigorosa. Pelo contrário, é totalmente falso que Galileu tenha realizado, perante numerosa e distinta audiência, uma "experiência crucial" de queda dos graves do cimo da Torre de Pisa (cuja altura total é 56 m e não 100 cúbitos=66 m). Essa história parece ter sido inventada tardiamente por um discípulo que pretendia aumentar a glória do mestre. Não se encontrou nenhum relato contemporâneo do acontecimento, nem mesmo nos escritos do próprio Galileu. No entanto, Galileu deve ter realizado, sem assistência, experiências de queda dos graves em pequena escala, que o levaram a concluir que é pequena a diferença de tempos de queda de objectos de tamanho diferente, traduzida nos tais "dois dedos" (1 dedo deve ser 1 polegada = 2,75 cm). Galileu não refere mas devia ter conhecimento de experiências anteriores que consistiram no lançamento de uma certa altura de bolas de diferentes pesos e cujos resultados foram devidamente anotados e comentados.»

Extraído de: C. Fiolhais e J. Paiva, "Galileu, Aristóteles e a queda dos graves", Gazeta da Física, vol. 15, p.28, (1992)

3- Nas equações que escreveste em 1) é determinante a massa e a forma do objecto que cai para saber a sua posição e a sua velocidade num dado instante?

Qual é a diferença entre o tratamento matemático apresentado em 1) e a realidade? (Não continues antes de discutires a tua resposta com o teu professor)

4- Começa então a trabalhar com o programa "Pisa". Se o cursor estiver em A:, basta escreveres PISA e carregar na tecla "Enter".

O programa simula lançamentos de esferas com diferentes raios e massas do cimo da Torre de Pisa. Atende, por enquanto, exclusivamente à esfera 1 (que não sofre resistência do ar). Verifica se a posição do ponto material para três instantes diferentes (para parar o grave usa a tecla «Break») obedece à equação dos espaços para um movimento uniformemente acelerado.

5- Observa agora o que se passa para um certo instante quando a esfera 2 com 1 kg e 0,1 m de raio. Já não são válidas para este caso as equações expressas em 1)? Porquê será?

6- Compara o que se passa com uma esfera de 1 kg com 0,1 m de diâmetro com outra esfera de 1 kg com 0,01 m de diâmetro, constituídas pelo mesmo material.

7- Concebe e executa uma experiência computacional que mostre como varia o tempo de queda de um grave (com forma constante) com a sua massa, quando o corpo está sujeito a uma força de resistência do ar.

8- Retoma o texto acima transcrito e vê se Galileu tinha ou não razão a respeito da experiência das pedras de 1 e 100 cúbitos. Galileu não dispunha de um computador para fazer as simulações que tu podes agora realizar. Seriam mesmo dois dedos que separavam uma e outra pedra?

9- Imagina valores razoáveis para comparares a queda da torre de Pisa duma bola de ténis e duma bola de futebol. Se puderes, realiza esta experiência do 2º ou 3º andar da nossa escola.

10- Entra agora na versão não compilada do programa. Para tal, terminando o programa PISA, escreve «QB», teclando «Enter» de seguida. Ficas então em condições, através da opção «File»/«Open», de abrir e modificar o programa PISA.BAS. Planeia uma experiência computacional e, com a ajuda do teu professor, investiga... o que quiseres! Por exemplo:

*Levar a Torre de Pisa para a Lua ou para Marte.

*Experimentar lançar corpos da torre abaixo em vez de os largar.

*"Esticar" (ou "encolher") a torre.

*Lançar corpos da Torre de Pisa "para cima".

*etc.