Beyond the measurement paradigms

Camargo Filho, Paulo Sérgio de; Laburú, Carlos Eduardo; Barros, Marcelo Alves de

doi:10.1590/1516-731320150040003

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Ciência & Educação (Bauru)

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Sumário

Article • Ciênc. educ. (Bauru) 21 (4) • Oct-Dec 2015 • https://doi.org/10.1590/1516-731320150040003 copy

Beyond the measurement paradigms

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Abstract

This study carried out a survey of the main papers produced over the past decades about the understanding and thinking of the students in a measurement situation. It led to the development of a model-synthesis called Point and Set Paradigm. To develop research in this subject, a theoretical refinement is proposed to characterize the current paradigm into Categories of Conceptual Understandings which will contribute to a more thorough and qualitative understanding of students' conceptions regarding measurement.

Keywords:
Physics Teaching; Measurement; Point and Set Paradigms; Conceptual understanding

Nível	Visão do estudante sobre o processo de medição
A	Realizar uma única medição e este é o valor correto.
B	A menos que você obtenha um valor diferente do esperado, a medição está correta.
C	Realizar algumas medições para praticar e, então, fazer a medição que deseja.
D	Repetir a medição até obter um valor recorrente. Este é a medição correta.
E	É necessário tirar uma média de diferentes medições. Variar sutilmente as condições para evitar obter os mesmos resultados.
F	Tirar uma média de várias medições para atender à variação devida a medições imprecisas. A qualidade do resultado pode ser julgada apenas por uma fonte confiável.
G	Tirar uma média de várias medições. A propagação de todas as medições indica a qualidade do resultado.
H	A consistência do conjunto de medições deve ser julgada e medições anômalas precisam ser rejeitadas antes de se tirar uma média.
I	A consistência dos conjuntos de dados pode ser julgada por comparação da localização relativa de suas médias em conjunção com suas propagações.

Fase da medição		Ação	Raciocínio
Paradigma pontual	Coleta	Não é necessário repetir a medição. Repete-se para encontrar um valor recorrente; repete-se para praticar.	A medição direciona a um único valor, ao invés de contribuir para um intervalo. Uma única boa medição é suficiente.
	Processamento via cálculo	Uma única (melhor) medição, por exemplo, o valor recorrente, é selecionado para representar o valor verdadeiro.	Cada medição é independente de todas as outras e pode, a princípio, ser o valor verdadeiro.
	Processamento via gráfico linear	Todos os pontos unidos por múltiplos segmentos de linha ou uma única linha por meio de dados selecionados.	A tendência dos dados é mais bem representada quando são selecionados certos valores particulares.
	Comparação conjunto de dados	Comparação de valor por valor de dois conjuntos, ou uma comparação baseada na “proximidade” das médias (se fornecidas).	Não há necessidade de repetir as medições, portanto, as comparações são feitas sobre os valores individuais.

Fase da medição		Ação	Raciocínio
Paradigma de conjunto	Coleta	Repetir a medição da mesma quantidade é necessário em consequência da dispersão inerente dos dados.	Cada medição é apenas uma aproximação do valor verdadeiro, e os desvios do valor verdadeiro são aleatórios. Várias medições são necessárias para formar uma distribuição que irá se agrupar em torno de algum valor em particular.
	Processamento via cálculo	Um conjunto de medições é representado por um constructo teórico, como a média e o desvio padrão.	A melhor informação a respeito do valor verdadeiro é dada pela combinação das medições usando constructos teóricos para caracterizar o conjunto como um todo.
	Processamento via gráfico linear	Todas as medições são levadas em consideração para o ajuste linear dos dados por meio do método dos mínimos quadrados.	A melhor representação gráfica de um conjunto de medidas é obtida pela modelagem da tendência dos dados.
	Comparação qualidade dos dados	Para o mesmo conjunto de medidas, é considerado o melhor resultado aquele associado ao menor desvio padrão.	O desvio padrão está relacionado à precisão da medição.
	Comparação conjunto de dados	O acordo de duas medições está relacionado com o nível de sobreposição de seus intervalos.	A média e o desvio padrão definem um intervalo de confiança, o qual está relacionado tanto com melhor estimativa quanto à confiabilidade da medição.

Tipos de compreensão conceitual da medição	N	Critério
Compreensão científica	4	Inclui todos os critérios de compreensão conceitual científica sobre o Paradigma de Conjunto.
Fragmentos científicos	3	Inclui critérios de compreensão conceitual científica, sendo um subconjunto de aspectos do Paradigma de Conjunto, sem fragmentos alternativos.
Científica com fragmentos alternativos	2	Inclui critérios de compreensão conceitual científica, sendo um subconjunto de aspectos do Paradigma de Conjunto, com, no máximo, três fragmentos alternativos.
Alternativa com fragmentos científicos	1	Inclui um subconjunto dos critérios de concepções alternativas indicadas em fragmentos alternativos, com, no máximo, dois aspectos científicos do Paradigma de Conjunto.
Fragmentos alternativos	0	Inclui um subconjunto de entendimentos conceituais que estão em conflito com os aspectos científicos do paradigma de conjunto, sem conter fragmentos de conhecimento científico.

Grupo A
Método	Paquímetro e balança analógica
Tempo	63 minutos
Resultado	ρ_LATÃO = 8,69 g/cm³
1.	“Sim, 2 2 vezes. A balança apresentou-se descalibrada durante boa parte das medições; também devemos levar em consideração as dúvidas nas medidas!
2.	“A precisão do instrumento e a facilidade na obtenção das medidas segundo discutido no grupo”
3.	“Houve um equívoco na parte de leitura do paquímetro e a balança encontrou-se descalibrada, diante destas circunstâncias nossa medida apresentou-se próxima ao tabelado”
4.	“Sim. Sim, com equipamentos mais calibrados e maior prática nas medições”
5.	“Balança descalibrada e imprecisa; maior número de amostras. utilização do paquímetro; tratamento do cálculo”

Grupo B
Método	Paquímetro e balança analógica
Tempo	59 minutos
Resultado	ρ_LATÃO = 7,54 g/cm³
1.	“Repetimos a medida da massa e das dimensões do cubo 4 vezes, cada uma sendo realizada por um membro do grupo e então fizemos a média e usamos o valor médio do volume e da massa, para maior precisão do experimento”
2.	“O mais comum, que é medir as dimensões do cubo com o uso do paquímetro, que era o instrumento mais preciso que havia na bancada e a balança foi usada para medir diretamente a massa”
3.	“A densidade teórica do latão é 8,6 g/cm³ e encontramos 7,54 g;/cm³. Embora o método usado pelo grupo não esteja errado, o valor encontrado não condiz com o teórico”
4.	“Dessa forma não, pois pode estar ‘descalibrado’ o equipamento; usando equipamentos super precisos e muito bem calibrados e realizando as medidas muitas vezes para se ter uma média e o desvio”
5.	“Balança; o material do bloco; tem o erro do equipamento usado (paquímetro)”

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[TFN01] Fonte: Adaptado de Lubben e Millar (1996)LUBBEN, F.; MILLAR, R. Children's ideas about the reliability of experimental data, International Journal of Science Education, Abingdon, v. 18, n. 8, p. 955-968, 1996. e Allie et al. (1998)ALLIE, S. et al. First year physics students' perceptions of the quality of experimental measurements. International Journal of Science Education, Abingdon, v. 20, n. 4, p. 447- 459, 1998..