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Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR

Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciência e Tecnologia - PPGECT

II Simpósio Nacional de Ensino de Ciência e Tecnologia

07 a 09 de outubro de 2010 ISBN: 2178-6135

Artigo número: 73

O Desenho como Mediador entre a Mudança Representacional do Experimento e Esquemas

Aplicado na Aprendizagem de Circuitos Elétricos

Gilberto Franzoni

Carlos Eduardo Laburú

Osmar Henrique Moura da Silva

Resumo

Este artigo apresenta resultados preliminares de uma investigação sobre uso do desenho como uma representação mediadora para solucionar problemas conceituais de aprendizagem dos alunos do Ensino Médio, por meio de uma estratégia didática envolvendo a mudança entre a representação do experimento real (3D) e o esquema em circuitos elétricos. Nessa estratégia didática o desenho inicialmente abre espaço para discussão sobre os conceitos relacionados a física elétrica, estabelecendo o significado de cada elemento do circuito elétrico. Posteriormente, avança-se para os esquemas oficiais, exigindo um grau de compreensão maior dos alunos, por envolver símbolos abstratos que aumentam o nível de complexidade da representação. Ao realizar a mudança representacional do experimento para os esquemas o aluno utiliza o desenho como consulta. Os resultados da pesquisa indicam que esta consulta transforma o desenho em uma espécie de representação ponte facilitando a confecção dos esquemas, por tornar-se uma referência icônica para o aluno.

Palavras-chave: desenhos, múltiplas representações, circuitos elétricos.

Abstract





Artigo número: 73

Picture as mediator among Representational Change of Experiment and Schemes Applied in the learning of Electric Circuits

This paper presents the preliminary results of an investigation into the use of sketches as a mediating representation to solve learning conceptual problems of high school students through a teaching strategy involving switching between the representation of the actual experiment (3D) and the diagram in electrical circuits. In this teaching strategy the sketches initially make room for debate on the concepts related to electric physics, establishing the meaning of each element of the electrical circuit. Later on, we move into formal, official schemes, thus requiring a greater degree of understanding and attention from students because it involves abstract symbols which increase the level of complexity of the representation. When performing the representational change of the experiment for such schemes the student uses sketches as a means of an inquiry. The results of the survey have indicated that such an inquiry transforms sketches into a kind of representation link thus facilitating the making of those schemes as they end up turning into iconic references to students.

Keywords: sketches, multiple representations, electrical circuits.





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Introdução

A natureza do conhecimento científico está necessariamente vinculada a um tipo particular

de linguagem que emprega uma variedade de representações semióticas e utiliza diversos modos

discursivos para comunicá-las. Compreender esse conhecimento envolve dar significação a essas

representações. Por essa perspectiva, este trabalho pretende mostrar que uma estratégia didática

multimodal conduz o aluno a fazer várias mudanças representacionais levando-o a se apropriar

dos conceitos científicos ligados a circuitos elétricos.

A estratégia didática, apresentada neste artigo, está fundamentada nos trabalhos de

Waldrip, Prain e Carolan (2006) que sugerem a necessidade de pesquisas que focalizem

estratégias específicas e trabalhem a mudança entre diferentes modos de representação, bem

como nas pesquisas de Tytler e Waldrip (2002) onde afirmam que os alunos são desafiados a

desenvolverem compreensões significativas, quando se deparam com mudanças

representacionais.

O objetivo foi, portanto, de investigar qual a viabilidade e a potencialidade do desenho em

funcionar como uma representação mediadora para solucionar problemas conceituais de

aprendizagem e dificuldades de compreensão dos alunos da 3ª Série do Ensino Médio, por meio

de uma estratégia didática envolvendo a mudança entre a representação do experimento real e o

esquema oficial em circuitos elétricos.

Dentro das ações aqui propostas, as representações pictóricas são criadas a partir da

observação do circuito elétrico real (3D) em funcionamento que, a principio, propiciam condições

para reflexão e entendimento sobre os conceitos físicos relacionados ao conteúdo de eletricidade,

tais como: intensidade de corrente elétrica, carga elétrica, resistência, diferença de potencial,

além de construir, ao longo das instruções dadas pelo professor, o significado de cada elemento

do circuito elétrico. Este momento de reflexão professor-aluno torna-se, também, uma ocasião de

instrução, pois ao emergirem os problemas conceituais e as dificuldades de compreensão do

aprendiz no trato com os circuitos elétricos, é possível detectá-los e solucioná-los mediante a

orientação simultânea do professor.

Posteriormente, avança-se para os esquemas elétricos oficiais, que exigem um grau maior

de dedicação e compreensão dos alunos, por envolver símbolos abstratos que aumentam o nível

de complexidade da representação. Esta estratégia propõe que a mudança representacional do

experimento real 3D para os esquemas oficiais seja mediada pelo desenho criado pelo próprio

aluno ao desenvolver a nova representação. Aqui o desenho pode exercer a função de





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representação ponte facilitando a construção dos esquemas oficiais e tornando-se uma referência

icônica para o aluno direcionando o processo cognitivo.

Este trabalho segue uma proposta de uso da representação pictórica já abordada por Pacca

(2003) que contou com as informações obtidas por quatro professoras de física com cerca de 200

alunos de nível médio. Nessa pesquisa os desenhos mostraram-se férteis em caracterizar a

concepção dos alunos nesse nível de ensino; o detalhe com que foram apresentados permitiu

inferir um modelo para explicar o fenômeno apresentado concretamente.

Outra pesquisa recente e próxima a nossa, a destacar, refere-se ao trabalho desenvolvido

por Gouveia (2007) em sua tese de Mestrado, que empregou o método semelhante ao utilizado

por Pacca et al (2003), consistindo na realização e análise de desenhos individuais produzidos

pelos alunos, com a possibilidade de texto verbal, completando ou explicando mais

detalhadamente o desenho. As diferenças entre os trabalhos estão no objetivo da pesquisa que,

em Pacca et al (op.cit.), foi estudar as concepções de corrente elétrica do ponto de vista da

estrutura dos materiais e na complementação dos desenhos dos alunos que foi realizada por meio

de textos escritos. Já Gouveia (op.cit.) buscava identificar qual a potencialidade didática dos

desenhos em incitar a explicitação e apontar as dificuldades de compreensão dos alunos.

Diferentemente desses dois trabalhos, propusemos uma estratégia didática cuja meta foi

avançar para os esquemas elétricos oficiais, que exigem um grau maior de dedicação e

compreensão dos alunos, por envolverem símbolos abstratos que aumentam o nível de

complexidade da representação. Propusemos que a mudança representacional do experimento

real para os esquemas oficiais fosse mediada pelo desenho criado pelo próprio aluno ao

desenvolver a nova representação. Assim, o desenho pode vir a exercer a função de

representação ponte, facilitando a construção dos esquemas oficiais e tornando-se uma

referência icônica para o aluno direcionar o seu processo de aprendizagem.

Fundamentação Teórica

Na área de Ensino de Ciências é constante a busca por soluções que viabilizem uma

aprendizagem eficaz e duradoura. As recentes pesquisas indicam que os estudantes necessitam

compreender, integrar e traduzir os conceitos científicos em diferentes modos de representação,

como as linguagens gráficas, verbais, gestuais, numéricas, entre outras representações, no

sentido de pensar e agir cientificamente. Isso porque a linguagem científica é uma integração





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sinérgica de palavras, diagramas, retratos, gráficos, mapas, equações, tabelas, cartas e outros

modos de representações (LEMKE, 2003).

Prain e Waldrip (2006, p. 1843-1844) consideram que, em níveis iniciais da aprendizagem

da ciência, os estudantes necessitam ser introduzidos às representações múltiplas e multimodais

de conceitos científicos, ou seja, compreender, traduzir, e integrar estas modalidades como parte

do aprendizado da natureza do conhecimento científico e da sua representação. A representação

"múltipla" refere-se à prática de representar o mesmo conceito através de formas diferentes,

incluindo modalidades verbais, gráficas e numéricas, bem como as exposições repetidas do

estudante ao mesmo conceito, por outro lado, a representação "multimodal" trata-se da

integração no discurso da ciência por meio de modalidades diferentes para representar o

raciocínio e conceitos científicos e seus resultados.

Segundo Duval (2004), ao se afirmar que um aprendiz está entendendo ou que aprendeu

algo, pode-se dizer que ele, além de ser capaz de mobilizar os conhecimentos dentro e fora do

contexto de cada representação ensinada, também deve ser hábil na conversão de registros ou

tradução entre quaisquer representações. Isto se torna factível a partir do momento em que o

conhecimento enfocado se encontrar fundado na coordenação das representações passíveis de

sofrerem transferência.

Os multimodos de representações consistem na integração discursiva entre diferentes

representações semióticas para a construção de significados de um determinado tema ou

conteúdo e se caracterizam por satisfazer as necessidades educativas evidenciadas pelo estilo

cognitivo do estudante, possibilitando a diversificação nos elementos de aprendizagem,

motivando os estudantes a representar os conceitos científicos por meio de modalidades que

permitem sua participação ativa no processo de aprendizagem. Os multimodos também se fazem

condizentes com os princípios atuais da pedagogia que enfatizam as necessidades de

aprendizagem individuais e preferências dos estudantes, e da interação ativa destes com idéias e

evidências (TYTLER apud PRAIN & WALDRIP, 2006, p.1844).

Segundo Peirce (apud OTTE, 2006, p.23) há três tipos de signos indispensáveis em todo

raciocínio que são os ícones, índices e símbolos. A diferenciação e a classificação nesta forma

explicam-se pelas diferentes espécies de regras semânticas que os regem (FIDALGO, 1998, p.99).

Dos três, o primeiro nos interessa destacar em virtude de sua característica intrínseca de exibir

uma similaridade ou analogia com o tema de discurso.





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A passagem da situação 3D para os símbolos de esquemas dos circuitos elétricos de forma

direta é muito comum de acontecer nas escolas, sendo uma tarefa normalmente tediosa e que

requer um elevado grau de abstração para a maioria dos estudantes. Tendo em vista que os

signos icônicos necessitam de menor grau de abstração que os símbolos, devido, como dito, à sua

característica de semelhança com o objeto do discurso, consideramos que a passagem

instrucional por esses signos, via formato de desenho, antes dos símbolos abstratos usados no

conteúdo de circuitos elétricos é um processo educacional produtivo. Isto se justifica pelo fato

dos signos icônicos serem mais intuitivos, o que permite um melhor entendimento do universo de

discurso circunscrito ao esse conteúdo. De certa forma, os ícones na forma de desenhos auxiliam

a processar os novos conceitos ao fundar um relacionamento não arbitrário e substantivo

(MOREIRA, 1999, p. 77) desses conceitos com as idéias prévias, fazendo com que o mecanismo

cognitivo denominado de ancoragem favoreça que a aprendizagem se torne mais significativa.

Uma estratégia de ensino que encoraje o emprego de desenhos toma parte de um

momento instrucional importante em que se dão oportunidades aos estudantes de construírem

um qualitativo e intuitivo entendimento do fenômeno, antes de haver domínio de seus princípios

quantitativos. Tais entendimentos são elaborados pela formação de relações analógicas entre um

conceito alvo de difícil compreensão que apela para a intuição do estudante. Assim, os desenhos

ao facilitarem conduzir as representações prévias e intuitivas do estudante, grosseiramente

compatíveis com as teorias científicas aceitas, em direção ao ponto de vista científico (CLEMENT

et al., 1989).

Os signos icônicos introduzidos como primeira representação, precedendo os abstratos

símbolos científicos convencionais dos circuitos elétricos tendem a facilitar a discussão dos

problemas conceituais (LABURÚ et al., 2009), assim como a formação da linguagem simbólica

necessária a esse conteúdo. Conforme afirma Duval (2004, p. 62), recorrer a registros analógicos é

mais simples e potente que registros de linguagem na forma de textos, fórmulas ou, no nosso

caso símbolos de esquemas elétricos, pois permitem representar de imediato e na totalidade as

relações que constituem um objeto ou uma situação. Desta forma, o modo de representação por

desenho intermedeia a passagem do modo 3D para o modo esquemático. A passagem pelos

variados modos de representação e a coordenação multimodal entre eles pretendem capacitar o

aprendiz a identificar os conceitos subjacentes e a dominar as suas simbologias correspondentes.

Procedimentos Metodológicos





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A natureza do tratamento de dados é qualitativa e se constitui de desenhos individuais

produzidos pelos alunos, auxiliados por entrevistas gravadas. Estas tiveram o objetivo de indicar e

confirmar as concepções dos alunos que se encontravam implícitas nos desenhos, além de

complementar informações da leitura da figura realizada pelo observador.

De uma amostra pesquisada, constituída de oito alunos voluntários, estudantes do terceiro

ano do Ensino Médio, apresenta-se aqui os principais casos que podem ser destacados e que

melhor expressaram os pontos deste trabalho para discutir. Os estudantes pertenciam a uma

escola pública do centro da cidade de Cambé - PR.

Para o desenvolvimento da pesquisa criou-se dois grupos: o primeiro grupo foi formado

com três alunos do período matutino e o segundo grupo foi formado com cinco alunos do período

noturno. Os alunos do período matutino (grupo 1) se dispuseram a ir ao colégio a noite e

realizaram as ações relativas a esta pesquisa em dois dias com intervalo de uma semana. Cada

encontro teve a duração de aproximadamente 2 horas. Todos os estudantes do grupo 1 eram do

sexo masculino com faixa etária entre dezessete e dezoito anos. Para os alunos do período

noturno foi estabelecido um acordo com a supervisão do colégio para que eles participassem das

atividades referentes a esta pesquisa no seu próprio período de estudo. Os alunos do grupo 2

realizaram a ações aqui propostas em dois dias distintos, também com uma semana de intervalo e

com duração de aproximadamente uma hora e meia cada encontro. O grupo 2 foi formado por

dois indivíduos do sexo masculino e três do sexo feminino com a mesma faixa etária do primeiro

grupo.

O desenvolvimento da pesquisa ocorreu nas instalações do Colégio e os dados foram

obtidos por meio da aplicação de uma estratégia didática envolvendo as seguintes etapas:

Etapa 01: Durante todo o primeiro semestre de 2009, o pesquisador atuou como professor

de todas as turmas de terceira série do ensino médio. Seguindo o currículo básico para esta série

o professor deu instruções em sala de aula sobre as noções básicas dos conceitos de física

elétrica.

Etapa 02: No laboratório de física do Colégio, já no período de pesquisa, o pesquisador

propôs aos alunos dos grupos 1 e 2 que observassem uma montagem preestabelecida pelo

professor de um circuito elétrico simples contento ligações entre uma bateria 9V uma lâmpada de

pisca-pisca de árvore de natal e uma chave interruptora construída sobre a plataforma de

madeira de cor branca com 20 cm de largura por 30 cm de comprimento contendo 8 pregos

(12x12) fixados em forma de retângulo (contatos). Diante desta representação 3D do





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experimento real os alunos foram convidados a ligar a chave interruptora observando que em

uma posição a lâmpada ascende e em outra não, o professor solicitou aos alunos que fizessem

dois desenhos representando o circuito elétrico e seus elementos, explicando por meio de setas e

indicações escritas o que ocorre com a corrente elétrica e, em especial, com as cargas elétricas no

interior do fio quando a chave interruptora está na posição ligada e na posição desligada.

Etapa 03: Aqui o pesquisador solicitou aos alunos que fizessem um desenho baseado em

um circuito elétrico 3D em série com duas lâmpadas, a bateria e a chave interruptora.

Etapa 04: Pediu-se aos alunos que elaborassem um desenho baseado em um circuito

elétrico 3D em paralelo com duas lâmpadas, uma bateria e a chave interruptora.

Etapa 05: Foi solicitado aos alunos que fizessem um desenho baseado em um circuito

elétrico 3D misto com três lâmpadas, uma bateria e a chave interruptora (figura 01).

Figura 01: Circuito elétrico misto fornecido pelo professor

Cada uma das ações anteriores foi seguida de uma entrevista com o objetivo de verificar

problemas conceituais que surgiram na mudança representacional do circuito real 3D para os

desenhos relacionados com a estrutura dos circuitos elétricos, tais como: a função da chave

interruptora, a necessidade do circuito ser fechado para acender a lâmpada, o que significam os

pólos negativo e positivo da bateria, o que ocorre com a ddp (diferença de potencial) aplicada as

lâmpadas, além mostrar as concepções prévias dos alunos sobre a corrente elétrica.

Etapa 06: Após uma detalhada revisão dos elementos que constituem os circuitos elétricos

o pesquisador deu instruções sobre os símbolos próprios utilizados em física elétrica para

representar cada elemento do circuito, montando, assim uma tabela contendo o nome do





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componente, sua imagem e função dentro do circuito elétrico. Na seqüência, se utilizando desta

tabela, o professor solicitou aos alunos que diante do mesmo circuito elétrico real 3D,

apresentado na ação 3, 4 e 5 elaborasse uma representação esquemática do mesmo fazendo uso

dos símbolos próprios de cada componente do circuito.

Etapa 07: Nesta etapa o foco da pesquisa foi direcionado para as possíveis dificuldades

encontradas pelos alunos ao mudar da representação esquemática oficial em papel para a

representação real 3D, para isto o pesquisador forneceu esquemas elétricos representando: 1)

uma bateria 9V, duas resistências em série e uma chave interruptora (sistema em série); 2) uma

bateria 9V, duas resistências em paralelo e uma chave interruptora (sistema em paralelo); 3) uma

bateria 9V, três resistências sendo duas em paralelo em conjunto com outra sem série (sistema

misto). De posse destas três representações o pesquisador convidou os alunos para montar sobre

a base de madeira o circuito elétrico real 3D, um de cada vez, seguindo sempre o esquema

elétrico apresentado e se utilizando dos equipamentos e componentes do circuito elétrico que

eles já conheciam das etapa anteriores.

Etapa 08: Após montada as representações dos circuitos elétricos acima citados, o

pesquisador propôs que os alunos fizessem montagens novas para verificar seu grau de domínio

nas questões ligadas a circuitos elétricos. O pesquisador forneceu ao aluno esquemas elétricos

com três ou quatro resistências com configurações distintas das anteriores e pediu aos educandos

que as montassem sobre a base de madeira. Ao término de cada montagem os circuitos elétricos

foram fotografados e analisados. Observou-se também o tempo necessário para que estas

montagens fossem realizadas.

Apresentação e Análise de Dados

A seguir apresenta-se os desenhos produzidos pelos alunos ao observarem os circuitos

elétricos simples, em série, paralelo e misto seguidos da análise de alguns trechos das entrevistas,

onde adotamos “P” para pesquisador e “A” para aluno:





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Figura 02: Desenho produzido pelo aluno Maicon (circuito simples

desligado e ligado).

Trecho da entrevista com Maicon sobre desenho de um circuito simples.

P – Então Maicon... Neste circuito desligado qual a função da chave para você?

A - Da chave?

P - É!

A - Ela serve para dar o contato e tirar o contato dos fios lá.

P – E no momento em que ela dá este contato o que ela proporciona para o circuito elétrico?

Quer dizer, deste circuito que está ligado para este que está desligado a chave é um ponto

principal, deste (ligado) para este (desligado) a chave fez qual função? O que ela colocou em

funcionamento?

A - Ela ligou dois fios na verdade... Daí fez... Entrarem em movimento (elétrons), não ficarem

isolados (fios).

P - Neste fio aqui que você colocou a chave ligada, eu observo que você representou cargas

negativas e positivas, as positivas saem do pólo positivo e as negativas saem do pólo negativo, e

como é que se produz luz? O que estas cargas negativas e positivas têm a ver com a luz que está

sendo produzida na lâmpada?

A - Hora que elas se juntam aqui, ela (luz) se forma... Os elétrons...

P - Então quer dizer que esta luz que a lâmpada está produzindo é a junção destas cargas

negativas com as positivas?

A - É... É a junção delas!

P - Valeu, obrigado!





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Maicon afirma que a luz é produzida pela junção das cargas positivas com as negativas. Ao

analisarmos seu desenho (Fig. 02) observamos o “modelo de colisão de corrente”. Esta concepção

de corrente desenvolvida pelo aluno falha na questão da conservação da carga elétrica, pois

segundo seu entendimento as cargas tenderiam a se “juntar” produzindo luz. O desenho foi

importante para detectar a concepção de corrente elétrica deste aluno evidenciando um

problema conceitual que é recorrente na literatura.

Figura 03: Desenho produzido pelo aluno Carlos (circuito em série)

Trecho da entrevista com Carlos sobre circuitos em série.

P – Vamos lá Carlos, nós vamos conversar sobre três coisas. O que você acha que está

acontecendo com a corrente elétrica, com a voltagem e com a resistência?

P – Pra começar a onde está a resistência neste circuito?

A – Na lâmpada.

P – Então, quantas resistências têm aqui agora?

A – Duas.

P – A Resistência do circuito aumentou ou diminuiu?

A – Aumentou.

P – Considerando que as lâmpadas são iguais a resistência do circuito...

A – Dobrou.

P – Em relação ao circuito anterior com uma única lâmpada, a resistência aumentou. O que você

pôde observar na luminosidade das lâmpadas?

A – Se tornou menor.

P – Ela ficou menor, por quê?

A – Diminui a corrente... A voltagem é a mesma...





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P – A bateria é a mesma, portanto a voltagem é a mesma! Agora será que cada lâmpada está

recebendo a mesma voltagem?

A – Acho que sim!

Em seu desenho (Fig. 03), Carlos demonstra ter um bom conhecimento sobre o significado

de resistência e sua função no circuito elétrico. Ele associa corretamente a palavra resistência

com a lâmpada elétrica e também responde acertadamente sobre o que ocorre quando duas

resistências se encontram em série, quando responde a pergunta do pesquisador: “A Resistência

do circuito aumentou ou diminuiu?”. No entanto, responde incorretamente, quando questionado

sobre o que ocorre com as voltagens em cada lâmpada: “A bateria é a mesma, portanto a

voltagem é a mesma! Agora será que cada lâmpada esta recebendo a mesma voltagem?” sua

resposta é “Acho que sim!”. O Papel do desenho aqui foi proporcionar condições iniciais de

discussão professor-aluno sobre problemas conceituais ligados a voltagem e resistências elétrica.

Figura 04: Desenho produzido pelo aluno Felipe (circuito em paralelo)

Trecho da entrevista com Felipe sobre circuito em paralelo.

P – Vejamos o seu circuito como está. Você representou um circuito em paralelo, o que você pode

me dizer sobre as voltagens nas lâmpadas?

A – É a mesma.

P - É fácil de comprovar isto se nós usarmos o multímetro.

P – O que está acontecendo com a corrente elétrica no circuito?

A – É a mesma?

P – A mesma como? Nós temos dois casos: o primeiro com uma lâmpada que vai passar uma

corrente elétrica, certo? Agora eu ligo mais uma lâmpada o que muda neste caso? A voltagem a

gente já viu que ela é a mesma.





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A – Não sei dizer...

Felipe apresenta aqui (Fig. 04) uma dificuldade de entendimento sobre comportamento da

corrente elétrica quando as lâmpadas são associadas em paralelo. Esta dificuldade é sanada mais

adiante quando o professor faz uma discussão geral de todos os pontos relacionados ao circuito

misto. Para Felipe, o desenho trouxe a tona dificuldades conceituais sobre corrente elétrica, o que

permitiu ao professor dar instruções específicas para sanar suas duvidas na seqüência de

entrevistas realizadas.

Figura 05: Desenho produzido pelo aluno Gustavo (circuito misto).

Gustavo apresenta um desenho (Fig. 05) bem completo indicando corretamente: a posição

dos elementos do circuito, pólos positivo e negativo da bateria, passagem da corrente elétrica no

sentido convencional, divisão da corrente elétrica para a parte paralela do circuito, além de

escreverem legendas com explicações corretas do que está ocorrendo com a voltagem, com a

resistência e com a corrente elétrica no circuito. Ele faz uma comparação entre o sistema em série

com duas lâmpadas e este sistema misto e descreve acertadamente uma redução na resistência

elétrica aumento na corrente elétrica. Este aluno já apresenta uma mudança significativa no seu

entendimento de circuitos elétrico.

A sexta etapa proposta pelo professor aos alunos versou, inicialmente, de uma detalhada

revisão dos elementos que constituem os circuitos elétricos. O pesquisador deu instruções sobre

os símbolos próprios utilizados em física elétrica para representar cada elemento do circuito. Uma

tabela contendo o nome do componente, sua representação simbólica e a sua função dentro do

circuito elétrico foi criada. Na seqüência, por meio desta tabela, com o apoio dos desenhos já

produzidos e instruções dada pelo professor ao longo do processo, o pesquisador solicitou aos

alunos que diante do mesmo circuito elétrico 3D, apresentado nas etapas 3, 4 e 5 elaborasse uma





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representação esquemática do mesmo, se utilizando agora dos símbolos padrões de cada

componente do circuito.

A seguir apresenta-se uma seqüência de esquemas produzidos por Felipe:

Figura 06: Esquemas em série, em paralelo e misto produzidos por Felipe

Trecho da entrevista com Felipe sobre esquemas oficiais.

P - Qual foi a dificuldade de passar do circuito elétrico real 3D para o esquema oficial. Os

símbolos, por exemplo, lhe causaram alguma dificuldade?

A – Com a legenda do quadro dá para gente perceber né, fica mais fácil com o desenho e também

a gente já mexeu com isto na sala e na aula passada, ai ficou mais fácil o entendimento, na hora

de passar para o papel.

P – E com relação a mudança de posicionamento dos componentes do circuito você poderia me

dizer se um circuito é em série ou em paralelo só de olhar para ele?

A – Sim!

P – Você acha que os desenhos da aula anterior fizeram alguma diferença no aprendizado?

A – Ajudou bastante!

Felipe demonstra claramente ter superado suas dificuldades iniciais com relação as noções

conceituais referentes a voltagem (diferença de potencial), corrente elétrica e resistência. Suas

respostas são curtas e cheias de confiança, o que demonstra o entendimento do assunto. No

entanto apresenta uma pequena dificuldade em assimilar os termos. Quando questionado sobre

este ponto ele responde: “Tá certo, as vezes eu confundo esta duas palavras”. Ele também coloca

o desenho na condição de apoio para seu entendimento do esquema. Os esquemas elaborados

por ele (fig. 06) se apresentam claros e precisos nos detalhes da disposição das resistências, da

chave e bateria bem como indica corretamente o sentido da correte elétrica.

No quadro 01 relacionamos as dificuldades conceituais encontrada durante as mudanças de

representação e número de alunos em que elas foram observadas.





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Quadro 01: Síntese das dificuldades conceituais observadas no processo

de mudança de representação.

Tipo de

Circuito

Dificuldades Conceituais

3D para

desenho

3D para

esquema

Série

Apresenta o “modelo de colisão de correntes” onde a

corrente elétrica pode ocorrer nos dois sentidos dentro

de um circuito elétrico.

2 alunos Não ocorreu

Falta a representação da corrente elétrica por meio de

seta no circuito. - 4 alunos

Confundem o termo energia com diferença de

potencial.

2 alunos

Não ocorreu

Apresentam dificuldades de entendimento com relação

a divisão da voltagem no circuito em série. 2 alunos Superou

Demonstra ter dúvidas sobre a soma do valor das

resistências nos circuitos em série. 1 aluno Superou

Não representa os pólos positivo e negativo da bateria 1 aluno Superou

Paralelo

Apresenta o “modelo de colisão de correntes” onde a

corrente elétrica pode ocorrer nos dois sentidos dentro

de um circuito elétrico.

2 alunos Não ocorreu

Por falta de atenção produz um desenho com lâmpadas

acesas, mas desconectadas da bateria. 1 aluno Não ocorreu

Não indicam o sentido da corrente elétrica. 5 alunos 4 alunos

Não se apropriou da idéia que a corrente elétrica muda

de acordo com a resistência do circuito 1 aluno Superou

Circuito incorreto (produção apresenta uma falha grave

na disposição das resistências) - 1 aluno

Responde erradamente sobre o que ocorre com a

resistência geral do circuito no caso de lâmpadas em

paralelo.

1 aluno Superou

Não representa os pólos positivo e negativo da bateria 5 alunos Não ocorreu





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Misto

Não indicam o sentido da corrente elétrica. 4 alunos 4 alunos

Apresentam dificuldades com relação a noção de

diferença de potencial no circuito elétrico e como ela é

modificada pela disposição das lâmpadas.

3 alunos Superou

Os pólos positivos e negativos não estão representados. 5 alunos Não ocorreu

Circuito aberto com lâmpadas acesas. 1 aluno Não ocorreu

A sétima etapa proposta pelo pesquisador consistiu em fazer uma mudança de

representação do esquema elétrico, previamente impresso em papel, para o circuito real 3D, ou

seja, as três montagens anteriores: em série, em paralelo e mista foram fornecidas ao aluno pelo

pesquisador na forma de esquema em papel e o aluno teve como tarefa a construção

tridimensional, se utilizando dos elementos reais deste circuitos. Esta etapa reforçou o

entendimento dos alunos no posicionamento dos elementos do circuito. Todos os alunos

conseguiram realizar esta atividade rapidamente e com grande facilidade. Este fato evidencia que

as etapas anteriores foram efetivas na solução dos problemas conceituais e na apropriação das

noções básicas para a montagem de circuitos elétricos. A etapa 07 também funcionou como um

etapa preparatória para o que viria em seguida, já que na ação 08, o pesquisador propôs novos

esquemas na forma de desafios aos alunos.

Após montada as representações dos circuitos elétricos descritas na ação 07, o pesquisador

propôs que os alunos fizessem montagens novas (desafios) para verificar o grau de domínio dos

mesmos nas questões ligadas a circuitos elétricos. A ação 08 , portanto, consistiu fornecer ao

aluno esquemas elétricos com três ou quatro resistências com configurações que ainda não

tinham sido trabalhadas para que eles as montassem sobre a base de madeira.

A seguir, são visualizados os esquemas fornecidos pelo pesquisador e as respectivas

montagens 3D construídas pelos alunos. Estes novos esquemas apresentavam um grau de

dificuldade maior do que os já trabalhados anteriormente, pois envolviam três ou quatro

resistências numa disposição totalmente diferente das anteriores. O objetivo desta etapa foi

observar se os alunos haviam interiorizado a estrutura lógica da montagem dos circuitos elétricos.

O grau de facilidade apresentado pelos aprendizes ao fazer esta mudança representacional do

esquema para circuito elétrico real 3D (quadro 02) forneceu indicativos de que a estratégia

didática, utilizando o desenho como mediador, foi favorável à efetiva aprendizagem do aluno.

Quadro 02: Circuitos elétricos 3D finais produzidos pelos alunos.





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Esquemas fornecidos pelo Professor Montagem 3D realizada pelos alunos

A) Esquema de circuito elétrico misto

envolvendo quatro resistências (lâmpadas), 3

em paralelo com uma em série.

Representação 3D criada pelos alunos do grupo 1

B) Esquema de circuito elétrico misto

envolvendo quatro resistências (lâmpadas), 2

em paralelo com 2 em série.

Representação 3D criada pelos alunos do grupo 1

O Quadro 02 apresenta as montagens dos alunos ao observarem os esquemas oficiais

fornecidos pelo professor após todas as etapas da seqüência didática. Verificou-se que todos os

alunos conseguiram completar esta etapa e a fizeram com grande facilidade e rapidez. Entende-se

que isto se deve ao uso do desenho como representação-ponte intermediando a mudança

representacional 3D para esquema e vice-versa. Esta conclusão se baseia nos resultados

promissores obtidos ao final da seqüência didática e, também, em parte pela fala dos alunos.

Trecho da entrevista com Gustavo após a montagem final.

P – Você teve alguma dificuldade nesta etapa em montar estes esquemas?

A – Não

P – E entre montar estes esquemas e os circuitos reais na base?





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A – Não. Por causa que quando você consegue fazer o desenho no papel você já vai ter a noção

lógica na base. Porque primeiro o certo é você fazer na lógica na cabeça para depois passar no

papel, assim consegue montar na base de madeira.

Considerações Finais

A proposta do trabalho foi desenvolver uma estratégia didática que pudesse detectar as

dificuldades conceituais e problemas de compreensão por meio de mudanças de representação

para que o professor tivesse um instrumento de acompanhamento da construção dos significados

científicos por parte dos alunos. Conjuntamente a isto, buscava-se que ao final das ações

propostas pelo pesquisador, os alunos fossem capazes de alternar entre a representação do

experimento real, também chamada 3D e os esquemas oficiais com compreensão e clareza dos

símbolos intrínsecos a eles.

As concepções alternativas e as dificuldades conceituais em circuitos elétricos simples, em

série, em paralelo e misto foram descritas no Quadro 1. Conforme mostram as pesquisas

mencionadas anteriormente, mesmo após o primeiro semestre com estudos direcionados ao

tema, essas dificuldades ainda persistem (Gouveia, 2007 e Pacca et al., 2003). Estes dados

corroboram com a necessidade constante, por parte de pesquisadores da área de ensino, no

sentido em encontrar soluções das causas que impedem uma aprendizagem eficaz, duradoura e

consistente, para que, ao atuar sobre elas em sala de aula, seja possível ao professor junto com

seus alunos construir o conhecimento científico.

Por outro lado, em sua maioria, os esquemas confeccionados pelos alunos estavam

corretos quanto a representação da disposição das lâmpadas, fato que caracteriza os sistemas em

série, paralelo e misto. Além disso, observamos que os aprendizes foram capazes de fazer a

mudança representacional do esquema oficial para o circuito real 3D com grande facilidade. Tal

destreza e agilidade dos educandos nos leva à crer que todas as ações anteriores, seja pelo uso do

desenho ou por instruções dadas pelo professor, foram, em sua maioria, eficazes na solução dos

problemas conceituais e na apropriação das noções básicas para a montagem de circuitos

elétricos. Ao fazer a mudança representacional do experimento real 3D para os esquemas o aluno

pôde consultar o desenho. Esta consulta acabou transformando o desenho em uma espécie de

representação ponte que, ao facilitar a confecção dos esquemas, se traduz em uma referência

icônica para ele.





Artigo número: 73

Cabe destacar também, que a última etapa da estratégia didática foi realizada com sucesso

por todos os alunos. Os novos esquemas propostos apresentavam um grau de complexidade

maior do que os já trabalhados nas etapas anteriores, pois envolviam três ou quatro resistências

(lâmpadas) e apresentavam uma disposição geométrica totalmente diferente. O grau de

facilidade em fazer esta mudança representacional do esquema oficial para experimento real 3D

forneceu indicativos de que a estratégia envolvendo aplicação de múltiplas representações é

válida e eficiente para aprendizagem do aluno.

Referências

CLEMENT, J. BROWN, D. & ZIETESMAN, A. not all preconceptions are misconceptions: finding

anchoring conceptions for grounding instruction on students´ intuitions. International Journal of

Science Education, 11, 5, 554-565, 1989.

DUVAL, R. Semiosis y pensamiento humano: registros semióticos y aprendizajes intelectuales,

Universidad del Vale, Instituto de Educación y Pedagogía, Santiago de Cali, Colombia, 2004.

FIDALGO, A. Semiótica: a lógica da comunicação. Universidade da Beira Interior, Covilhã,

Portugual, www.bocc.ubi.pt, 1998.

GOUVEIA, Amandio Augusto. Dificuldades de aprendizagem conceitual em circuitos elétricos

reveladas por meio de desenhos . 2007. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências e Educação

Matemática) – Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2007.

LABURÚ, C. E. et al. Estudo de circuitos elétricos por meio de desenhos dos alunos: uma estratégia

pedagógica para explicitar as dificuldades conceituais. Cad. Bras. Ens. Fís., v. 26, n. 1: p. 24-47, abr.

2009.

LEMKE, J.L. Teaching All the Languages of Science: Words, Symbols, Images, and Actions. 2003.

Disponível em:

http://www-personal.umich.edu/~jaylemke/papers/barcelon.htm. Acesso em 05/04/2009.

MOREIRA, M. A. Aprendizagem significativa. Brasília: Editora Universidade de Brasília, 1999.

PACCA, J. L. A. ET AL. Corrente elétrica e circuito elétrico: algumas concepções do senso comum.

Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v.20, n.2, p.151-167, 2003.





Artigo número: 73

PRAIN, V.; WALDRIP, B. An exploratory study of teachers ’and students’ use of multimodal

representations of concepts in primary science. International Journal of Science Education, v. 28,

n. 15, p. 1843-1866, Dez. 2006.

OTTE, M. Mathematical epistemology from a peircean semiotic point of view, Educational

Studies in Mathematics, 61, 11-38, 2006.

SHIPSTONE, J. A study of children’s understanding of electricity in simple D.C. circuits. European

Journal of Science Education. Vol 18, n2, p.171-188, 1984.

TYTLER, R., & WALDRIP, B.G. Improving primary science: schools experience of change

Investigating, 18, 23-26, 2002.

WALDRIP, B.; PRAIN, V; CAROLAN, J. Learning Junior Secondary Science through

Multi-Modal Representations. International Journal of Science Education, v. 11, n. 1, p. 87-107,

2006.

Gilberto Franzoni. Aluno do Curso de Mestrado em Ensino de Ciência e Educação Matemática na

Universidade Estadual de Londrina. [email protected]

Carlos Eduardo Laburú. Professor do Departamento de Física da Universidade Estadual de

Londrina. [email protected]

Osmar Henrique Moura da Silva. Universidade Estadual de Londrina. [email protected]

o desenho como mediador entre a mudança representacional ... · a passagem da situação 3d para...

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