Dificuldades dos alunos na aprendizagem da lei de Gauss em nível de física geral à luz da teoria dos modelos mentais de Johnson-Laird

Abstract

Neste trabalho apresenta-se uma análise das respostas de 74 alunos universitários a questões referentes a lei de Gauss para a eletricidade em uma disciplina de Física Geral. A partir dessa análise foram identificadas três categorias de dificuldades apresentadas pelos alunos: 1) na interpretação da lei, 2) na sua operacionalização matemática e 3) nos conceitos de superfície gaussiana e fluxo de campo elétrico. Estas dificuldades são analisadas sob o referencial teórico dos modelos mentais de Johnson-Laird. A causa apontada como geradora destas dificuldades seria a de que os alunos não teriam sido capazes de construir modelos mentais e esquemas de assimilação que dessem significado aos conceitos envolvidos e, menos ainda, à própria lei. Provavelmente, a instrução (aulas e livro de texto) recebida não teria sido adequada para facilitar a construção de tais modelos.

This paper presents an analysis of the answers of 74 college students to questions regarding Gauss's law for electricity in an introductory physics course. From these answers three categories of difficulties were identified: 1) those dealing with the physical meaning of the law, 2) those referring to its mathematical operacionalization, and 3) those regarding the concepts of Gaussian surface and electric field flux. These diffiulties were examined in the light of Johnson-Laird's mental models. The main reason of such difficulties would be the fact that students were not able to construct mental models and, even less, assimilation schemes, that would provide some meanings to the law and to the involved concepts. Possibly, the instruction (classes and textbook) they got was not appropriate to help them in the construction of these models and schemes.