O primeiro encontro com os alunos com o propósito de trabalhar com eles a efetividade do conteúdo deu-se apenas na quarta seção didática. Esta primeira atividade, presente no apêndice C, teve como objetivo permitir aos alunos fazer predições do comportamento das lâmpadas nos circuitos pautado no conhecimento de corrente elétrica e diferença de potencial e ressignificar essas predições através de simulações computacionais.
Para isso, três modelos de circuitos (Figura 19) foram oferecidos em um roteiro de atividades para serem, primeiramente analisados e, sem a utilização do software, terem suas lâmpadas ordenadas por ordem de brilho pautado apenas nas deduções conceituais dos alunos.
Figura 19 – Circuitos elétricos utilizados no roteiro de atividades 1.
Circuito 1 Circuito 2 Circuito 3
Fonte: Shaffer e McDermott, apud Dorneles, Araújo e Veit, (2006)
Em um segundo momento os mesmos circuitos iriam ser reconstruídos no simulador PhET para ressignificar os resultados apresentados na atividade inicial, ou seja, os
alunos iriam verificar se suas respostas iniciais condiziam com os resultados visualizados no software.
Para que a atividade se desenvolvesse a turma foi dividida em trios, de forma que pudesse haver um trabalho colaborativo. O plano foi desenvolvido de forma a propiciar troca de ideias e construção de saberes, aproveitando os conhecimentos de cada um. Tendo em vista isso, a atividade demandou todo o tempo da aula, equivalente a uma hora e quarenta minutos, pois envolveu discussões e elaboração de respostas. Isso, no entanto, não se apresentou de forma fácil em virtude da dificuldade conceitual apresentada pelos alunos e também da dificuldade de construção textual.
Nessa atividade inicial não foi exigido dos alunos nenhuma definição conceitual de grandezas envolvidas. O que se desejava era apenas que, observando a disposição das lâmpadas presentes nos circuitos eles pudessem ordená-las por ordem de brilho e explicar o raciocínio utilizado para a obtenção da resposta, como explicitado anteriormente. A atividade foi desenvolvida em trios, para que houvesse uma discussão colaborativa entre eles.
Na primeira parte da atividade foi exigido que respondessem as questões apenas pautado no que poderiam deduzir da disposição do desenho. Os alunos, com o roteiro de atividades em mãos, tiveram que, analisando os circuitos acima, ordenar as lâmpadas por ordem de brilho. Para isso, discutindo colaborativamente entre eles, fizeram suas predições e compuseram suas respostas, pautados na análise do comportamento conceitual de corrente elétrica, diferença de potencial e resistência equivalente. Na segunda parte da atividade, os alunos tiveram que construir os circuitos no software e verificar se as respostas dadas anteriormente estavam de acordo com o que o software mostrava. Em caso negativo, eles tinham que refazer suas respostas, agora dispondo de um recurso imagético auxiliador.
Estes mesmos circuitos foram citados por Costa (2013), Dorneles, Araújo e Veit (2006), Ribeiro et al., (2008) e Ribeiro e Valente (2015) em trabalhos diferenciados que exigiam um grau de análise bem mais complexa da equipe pesquisada em virtude do nível do grupo pesquisado. No caso aqui presente, buscou-se uma análise bem mais básica dos alunos, em virtude do nível de conhecimento apresentado por eles. Mesmo assim, alguns resultados citados da compilação literária feita por esses autores são condizentes com os apresentados pelos nossos alunos.
Foram aplicadas atividades com a utilização de um roteiro impresso. Organizando os alunos em trios, foi solicitado aos mesmos que, colaborativamente, ordenassem as lâmpadas por ordem de luminosidade tal qual fizeram Shaffer e McDermott em seu estudo citado por Dorneles, Araújo e Veit (2006). No estudo supracitado os autores afirmaram que “somente 10%
a 15% dos alunos fornecem a resposta correta: L1 = L5 = L4 >L2 = L3”.
No caso dos alunos aqui pesquisados, exatamente 10% acertaram a resposta também. O diferencial aqui foi que, mesmo apresentando uma solução correta, eles não souberam formular uma resposta conceitualmente correta que explicasse a razão da conclusão tirada. Estes alunos, para chegar à resposta, utilizaram um raciocínio que leva em consideração apenas o gerador de ddp, no caso a bateria. Em momento nenhum eles se referiram à resistência equivalente, à corrente ou à tensão, apenas ao gerador.
Isso comprova o que Pozo e Gómez Crespo (2009, p. 222) afirmam. Segundo os autores “Se considerarmos uma lâmpada conectada a uma pilha, que acende e nos ilumina, teríamos um exemplo familiar para a maioria das pessoas, mas não tão simples de explicar do ponto de vista físico para muitas delas”.
Após a realização da atividade, os roteiros de atividades elaborados pelos trios de alunos foram recolhidos para compilação dos resultados. Foi feita uma verificação simples das respostas apresentadas pelos alunos e estas foram analisadas de acordo com o que eles informaram em suas respostas.
Muitos alunos predisseram que L1 é a lâmpada que apresenta a maior intensidade de brilho dos três circuitos. Segundo eles, isto ocorre porque no circuito 1 tem-se um gerador para apenas uma lâmpada, enquanto que os demais circuitos apresentam duas lâmpadas para o mesmo gerador. Para esses alunos a única coisa que interfere na intensidade do brilho das lâmpadas é a relação quantitativa entre geradores e lâmpadas. Se tivermos mais geradores para mais lâmpadas, independente do tipo de circuito, elas brilharão mais intensamente. Essa dedução foi tirada a partir de debates posteriores para ressignificação dos conteúdos, onde eles tiveram a oportunidade de explicar seus raciocínios.
Em virtude desse raciocínio alguns alunos afirmaram que o brilho de L2, L3, L4 e L5 eram iguais entre si, apesar de L2 e L3 estarem ligadas em série e L4 e L5 em paralelo, desconsiderando o comportamento das grandezas físicas nos diferentes tipos de circuitos. Segundo eles, o que contou para chegarem a essa conclusão foi apenas o fato de, tanto no circuito 1 quanto no Circuito 2 existir um gerador para duas lâmpadas. Não considerando, portanto, o formato dos circuitos, fator essencial para o comportamento das grandezas físicas.
Nenhum dos alunos conseguiu explicar porque L1 apresenta um brilho idêntico ao brilho de L4 e L5. Isso mostra que não dominam o conceito de resistência equivalente. Para eles o tipo de circuito não interfere na intensidade do brilho das lâmpadas. Isso mostra também que não compreendem o comportamento da corrente elétrica, ddp e de resistência equivalente dentro de um circuito simples.