Çalışana Sunulan Ek İmkânlar

Após 7 meses da aplicação da seqüência de ensino, entre os meses de maio e junho de 2004, foram conduzidas entrevistas com os alunos do grupo acompanhado para uma verificação dos modelos explicativos por eles utilizados. Queríamos construir, com tais entrevistas, as formas de entendimento dos alunos a respeito da física térmica após a seqüência de ensino ter sido ministrada por completo.

O intervalo de tempo relativamente longo entre o final da aplicação da seqüência e a condução das entrevistas teve duas razões, uma associada às necessidades dessa pesquisa e a outra relacionada com a organização interna da escola e que foi conduzida a pesquisa.

As entrevistas deveriam cumprir o objetivo de verificar, após os alunos terem concluído o estudo formal dos fenômenos térmicos, quais os modelos explicativos seriam por eles utilizados. Assim, não seria possível a aplicação das entrevistas ainda no ano de 2003, uma vez que os estudantes continuaram a estudar a Termodinâmica e, portanto, estavam ainda em processo de aprendizagem dos conceitos de calor, temperatura e equilíbrio térmico. Tivemos que planejar a condução das entrevistas para o ano de 2004. Os três primeiros meses letivos (fevereiro, março e abril) foram muito tumultuados no que se refere à adaptação dos alunos à estrutura da terceira série do colégio26_{. Portanto,}

nesses meses os estudantes se mostravam muito ansiosos e concluí que realização das entrevistas nesse ambiente poderia não cumprir o seu objetivo.

As entrevistas tinham um roteiro básico a ser seguido, com a indicação de questões teóricas e experimentos para serem realizados. No entanto, esse roteiro previa alternativas para que fosse possível a inclusão de outras perguntas, em função das respostas dadas pelos estudantes. Dessa formas, queria obter melhores explicitações quanto às concepções apresentadas nas atividades da seqüência. Além disso, essa estruturação permitiu uma maior liberdade na condução do diálogo, mas com um roteiro a ser seguido para se atingir o objetivo de conhecer melhor os participantes da pesquisa.

Procedemos à construção de um roteiro de entrevista, com a inclusão de 3 questões teóricas e 3 atividades experimentais, nas quais as concepções dos estudantes pudessem ser explicitadas (anexo IV). Cada item utilizado no roteiro

26 _{No colégio pesquisado, a terceira série do ensino médio funciona em regime integrado, no qual}

toda o conteúdo do ensino médio é visto ao longo de um ano letivo em um espaço físico específico, desligado do prédio principal da escola. Além disso, nessa série, os alunos realizam provas semanais e há uma pressão muito maior quanto ao volume de conteúdo trabalhado e em relação à obtenção de créditos para a aprovação. Em geral, essa ruptura com a estrutura da escola até a segunda série causa uma forte tensão nos estudantes ao longo dos primeiros meses de trabalho.

da entrevista visava verificar os conceitos-em-ação e os teoremas-em-ação utilizados pelos estudantes para dar conta das situações mostradas sobre o campo conceitual da Física Térmica. Apresentamos, com base no levantamento bibliográfico das concepções alternativas mais comuns apresentadas pelos estudantes, algumas possíveis respostas e as respectivas possíveis explicações.

A questão 01 procurava evidenciar o conhecimento (1) da condição de ocorrência do calor; (2) das grandezas envolvidas na variação de temperatura e (3) da tendência ao equilíbrio térmico. Esperávamos a seguinte resposta: devemos utilizar 1,0 kg de água a 60°C, uma vez que o calor específico da água é maior do que o do ferro, fazendo com a cama entre em equilíbrio térmico com a bolsa a uma temperatura maior. Pensamos em possíveis “desvios” nas respostas, que estão listadas a seguir: (a) relacionar a condutividade térmica com o aquecimento. Nesse caso, há uma forte tendência à construção de um modelo apoiado em propriedades observáveis e elaborado a partir das sensações térmicas e o tato; (b) de acordo com o item anterior, dizer que a escolha deve ser a água por ela ser isolante. Esse raciocínio se apóia em situações cotidianas em que o ferro nos dá a sensação de ser mais frio.

A questão 02 pretendia verificar o entendimento acerca (1) do processo de transferência de calor; (2) da taxa de variação da temperatura e (3) do equilíbrio térmico. O estudante deveria reconhecer a diferença de temperatura entre os objetos citados e indicar o sentido único para o fluxo de calor. Além disso, esperávamos que ele fosse capaz de relacionar a massa dos corpos como um fator importante no estabelecimento do equilíbrio térmico. As possíveis variações para as respostas foram pensadas da seguinte maneira: (a) para aqueles estudantes que não reconhecem o calor como interação entre sistemas, há uma forte tendência em assumir que o café esfria porque a sua alta temperatura não é natural. Além disso, a variação de temperatura do meio não é considerada (sequer como algo desprezível); (b) a não consideração da capacidade térmica dos sistemas envolvidos leva à idéia de que a temperatura de equilíbrio térmico seja a média entre as temperaturas iniciais. Nesse caso, há a construção de um modelo que impõe a “conservação da temperatura” como regra para as trocas de

calor. Assim, há uma forte tendência em relacionar “temperatura como a quantidade de calor” em seu repertório conceitual.

Seguindo a mesma linha das duas questões anteriores, a questão 03 procura estabelecer a influência do material na intensidade do fluxo de calor. Essa questão não trata da variação da temperatura, mas, sim, da condutividade térmica. A resposta esperada é: temos a impressão de que a lata é mais fria do que a garrafa porque os metais possuem maior condutividade térmica do que o vidro. As possíveis variações são: (a) a não compreensão do equilíbrio térmico pode levar à construção do modelo de que a lata está, mesmo, mais fria do que a garrafa. Essa mesma conclusão pode ser estabelecida pela não consideração integral do meio nos processos de troca de calor; (b) o modelo que associa a condutividade térmica à variação de temperatura pode conduzir a uma conclusão errônea sobre a sensação. Neste caso, há um forte conflito entre grandezas observáveis e o modelo explicativo do estudante.

O experimento 01 procurava investigar o alto calor específico da água. O balão cheio de ar, tão logo é aproximado de uma chama, estoura. Já o balão que possui água, permanece por um longo período em contato com a chama e não estoura. O aluno deveria explicar esse fato por meio do alto calor específico da água. Seria possível, também, afirmar que a massa do sistema é maior no balão que possui água e, com isso, a capacidade térmica desse sistema também é alta.

Figura 3.2 - O balão com água dentro não estoura facilmente.

O experimento 02 utiliza um instrumento chamado ebulidor de Franklin. O estudante deve segurar a parte inferior do mesmo, fazendo com que o líquido em seu interior (álcool) se desloque para a parte superior. Cada estudante deveria

propor uma explicação para esse fato. A explicação correta está relacionada com a transferência de calor da mão do sujeito para o líquido, o que acelera o processo de evaporação de um líquido muito volátil e leva a um aumento na pressão. Esse aumento de pressão faz com que o líquido se desloque para cima. Uma possível resposta – incorreta – aponta que a causa do deslocamento do líquido é a dilatação do mesmo por causa do calor fornecido pela mão do sujeito. Nesse caso, o entrevistador deve propor um segundo experimento que consiste no resfriamento da parte superior do aparelho. O estudante deve ser incentivado a prever o comportamento do líquido e a resposta emitida, por uma questão de coerência interna com seus modelos explicativos, deve ser a de que o líquido deve permanecer na parte inferior. Após realizar o experimento, deve ser, novamente, solicitado ao estudante um modelo que explique o que foi observado.

Figura 3.3 - Ebulidor de Franklin.

O terceiro experimento é uma continuação do segundo. O pássaro sedento é um interessante instrumento que parece se constituir em um moto contínuo, dispositivo hipotético que poderia utilizar uma certa quantidade de energia eternamente. O aluno deve ser incentivado a observar o aparelho e, em seguida, explicar o motivo de seu movimento. A explicação correta deve mencionar a evaporação do líquido no “bico” do pássaro para, em seguida, relacionar tal evaporação com a redução de temperatura e de pressão na parte superior. Assim, a diferença de pressão ocasiona o deslocamento do líquido para a cabeça do pássaro. Essa atividade é de difícil explicação por parte do estudante. Alguns questionamentos relacionados à evaporação podem ser feitos no sentido de auxiliar na compreensão do fenômeno.

Figura 3.4 - Pássaro sedento.

Para a validação do roteiro de entrevista, foi feito um estudo exploratório com dois alunos que se destacaram positivamente na aplicação da seqüência de ensino no ano anterior. As categorias de análise foram construídas após o estudo da produção dos alunos e estão descritas no capítulo seguinte, bem como a análise das trajetórias de aprendizagem dos alunos escolhidos. Essa construção se baseou no levantamento dos conceitos-em-ação e teoremas-em-ação que puderam ser inferidos pela análise dos instrumentos da pesquisa, de acordo com a teoria dos campos conceituais de Vergnaud.

CAPÍTULO 04 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS