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Experimento Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Educação Secretaria de Educação a Distância Guia do professor licença Esta obrá está licenciada sob uma licença Creative Commons Análise de dAdos e probAbilidAde Dobra a língua e coça a orelha Objetivos da unidade Desenvolver no aluno a capacidade de extrair informações a partir 1. de dados brutos; Estimular o uso de tabelas e gráficos de frequências para analisar 2. dados sobre características físicas. Guia do professor Sinopse O aluno deve coletar informações prévias em sua própria família sobre duas características genéticas: capacidade de dobrar a língua e formato do lobo da orelha. A mesma informação deve ser coletada na sala de aula entre os alunos para que seja possível estabelecer comparações. Em seguida, com tabelas e gráficos adequados, os alunos tentarão responder uma série de perguntas que lhes exigirá uma análise dos dados usando elementos de matemática e estatística. Conteúdos Estatística: Elementos de amostragem, Interpretação de gráficos. Objetivos Desenvolver no aluno a capacidade de extrair informações a partir de dados 1. brutos; Estimular o uso de tabelas e gráficos de frequências para analisar dados 2. sobre características físicas. Duração Uma aula dupla, após coleta de dados feita em casa. Dobra a língua e coça a orelha A pesquisa científi ca é um processo de aprendizagem. Neste contexto, os métodos estatísticos empregam ferramentas matemáticas que permitem otimizar este processo. Basicamente, podemos identifi car os seguintes estágios: Formulação de uma hipótese, que acarretará certas consequências;1. Amostragem de dados;2. Comparação dos dados obtidos com o que era esperado, de acordo com 3. a hipótese estabelecida; Aceitação ou rejeição da hipótese. No caso de rejeição, formulação de 4. uma nova hipótese; no caso de aceitação, conservação da hipótese até que novas amostras determinem sua rejeição. As etapas acima formam um ciclo iterativo entre o avanço teórico (hipótese), que está relacionado ao levantamento de possíveis respostas para um problema específi co, e os procedimentos de obtenção de dados. Ao coletar dados, estamos interessados em obter informações que permitam manter a validade de uma hipótese ou que entreguem evidências sufi cientes para rejeitá-la, e então formular novas hipóteses, que serão testadas com uma nova coleta de dados, e assim por diante. fig. 1 Método científi co Uma técnica comumente utilizada em estatística para estudar uma popu- lação é a realização de uma amostragem: escolhemos alguns indivíduos da população a fi m de mensurar as características de interesse e, com isso, podemos tirar conclusões para a população completa. Uma pergunta que pode surgir quando pensamos nesse processo é se realmente conse- guimos, a partir de uma determinada amostra, informação sufi ciente sobre a população, ou seja, se os resultados observados na amostra podem ser generalizados para a população inteira. Neste experimento, o aluno realizará um processo de amostragem e se deparará justamente com essa questão. Eles devem entrevistar pessoas, registrando seu sexo, formato do lobo da orelha e se conseguem dobrar a língua ou não. Primeiramente, o aluno entrevistará pessoas da própria família (irmãos, pais, primos, avós etc.), e depois o mesmo questionário será aplicado aos alunos da sala de aula. Para este experimento, supomos que os alunos não têm relação de paren- tesco entre si. A proporção de indivíduos com determinada característica em uma população é chamada de prevalência da característica na população. No presente estudo, as características de interesse são a capacidade de dobrar a língua e o formato colado do lobo da orelha. As perguntas que motivam este experimento são: Há diferenças na prevalência dessas duas características em sua família 1. e na sala de aula? Existe algum tipo de associação entre essas duas características?2. Existe algum tipo de associação entre a existência dessas características 3. em pais e fi lhos? Este experimento requer a aplicação prévia de um questionário feito pelos alunos com seus familiares, que formará a base de dados inicial. O questionário aplicado é o seguinte: Uma segunda coleta de dados será realizada na sala de aula. Supondo que não há relação genética entre os alunos, podemos assumir que será uma amostra representativa da população em geral. As características analisadas são ditas variáveis qualitativas, isto é, as possíveis respostas são categorias. Neste caso, as categorias são presença e ausência de uma característica genética. A análise gráfi ca proposta pode ser estendida a variáveis qualita- tivas com mais de duas categorias, com um incremento natural em sua complexidade. Análise das informações A primeira pergunta tem por objetivo comparar a incidência das caracte- rísticas genéticas em dois grupos: família do aluno e sala de aula. Como são características genéticas, esperamos que haja uma diferença signifi cativa entre esses dois grupos. A primeira representação comumente utilizada é via tabela de contin- gência, como nos exemplos abaixo. Essa informação também pode ser representada nos gráfi cos seguintes, que indicam a proporção de indivíduos com a característica em de cada um dos grupos. Dobra a língua? Total Sim Não Família 9 2 11 Sala 28 12 40 Total 37 14 51 tabela 1 tabela 2 Lobo colado? Total Sim Não Família 3 8 11 Sala 10 30 40 Total 13 38 51 fig. 2 Os dois tipos de gráfico permitem uma análise rápida através de uma simples observação. Por isso, seu uso é muito difundido nos meios de comunicação de massa. O gráfico da esquerda na figura 2 é chamado Gráfico de Barras. No eixo horizontal, alocamos as diversas categorias de uma das variáveis. No exemplo, essas categorias são “família” e “sala”, que representam os grupos que estão sendo comparados. Para cada um dos grupos, a barra indica a proporção de indivíduos em cada categoria da outra variável analisada. No exemplo, a primeira categoria a partir da base do retângulo é a dos indivíduos que dobram a língua, cuja proporção é ⁹⁄11 = 0,818 = 81,8% e ²⁸⁄40 = 0,7 = 70,0% na família e na sala de aula, respectivamente. Consequentemente, a segunda categoria, dos indivíduos que não dobram a língua, aparece com proporção ²⁄11 = 18,2% e ¹²⁄40 = 30,0% na família e na sala de aula, respectivamente, completando 100%. O gráfico da direita na figura 2 é chamado Gráfico de Pizza ou Gráfico de Setores. Nele, a proporção de cada categoria observada na amostra é representada pela proporção da área do setor correspondente em relação à área total do disco. Quando esse gráfico é usado, deve ser feito um disco para cada grupo analisado. A segunda pergunta, se existe algum tipo de associação entre conseguir dobrar a língua e o formato do lobo de orelha, pretende verificar ou negar a existência de alguma relação entre as duas características. As ferramentas usadas na representação dessa questão são as das mesmas anteriores. Basicamente, as duas variáveis são não correlacio nadas se não for verificada nenhuma tendência como, por exemplo, se no grupo de indivíduos que tem lobo de orelha colado houver uma maior proporção de indivíduos que dobram a língua do que no grupo sem lobo colado, podemos dizer que essas variáveis são correlacionadas. Os grupos de comparação podem ser definidos pela presença ou ausência de uma das características. Por exemplo, no gráfico de barras, as categorias do eixo horizontal podem ser “lobo colado” e “lobo não colado”, e, nesse caso, os valores no eixo vertical indicariam a proporção de indivíduos com e sem a característica “dobrar a língua” dentro de cada grupo. Finalmente, a terceira pergunta pretende verificar a existência de corre- lação entre a presença das características em pais e filhos. A análise gráfica é feita como antes e, novamente, os grupos de comparação podem ser definidos pela presença ou ausência da característicanos pais. Neste caso, as barras indicam as proporções de filhos com e sem essa característica em cada um dos grupos. Como são características genéticas, esperamos que haja correlação positiva entre a presença delas em pais e filhos, ou seja, filhos cujos pais têm a característica também a apresentam. Se houverem alunos na sala de aula que não possam obter as informa- ções relativas aos seus pais biológicos, por motivo de morte, afastamento ou adoção, instrua-os a deixarem sua linha em branco na tabela. Isso não afeta o desenvolvimento da atividade. O foco deste experimento é o uso de tabelas e gráficos para tratar as infor- mações coletadas. Discuta com os alunos a utilidade dessas ferramentas e socialize as soluções obtidas por cada grupo. É possível que surjam outras perguntas suscitadas pelo experimento, como as sugeridas no Fechamento. Motive os alunos a tentar responder a essas questões e, se for necessário, planeje sua própria amostragem. Costa Neto, P. L. O. Estatística. Editora Edgard Blücher, 2002. Meyer, P. Probabilidade: Aplicações à Estatística. Livros Técnicos e Cientí- ficos Editora, 2003. Ficha técnica Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Educação Secretaria de Educação a Distância Matemática Multimídia Coordenador Geral Samuel Rocha de Oliveira Coordenador de Experimentos Leonardo Barichello Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica (imecc – unicamp) Diretor Jayme Vaz Jr. Vice-Diretor Edmundo Capelas de Oliveira Universidade Estadual de Campinas Reitor José Tadeu Jorge Vice-Reitor Fernando Ferreira da Costa Grupo Gestor de Projetos Educacionais (ggpe – unicamp) Coordenador Fernando Arantes Gerente Executiva Miriam C. C. de Oliveira licença Esta obrá está licenciada sob uma licença Creative Commons Autora Laura Letícia Ramos Rifo Revisores Matemática Antônio Carlos Patrocínio Língua Portuguesa Carolina Bonturi Pedagogia Ângela Soligo Projeto gráfico e ilustrações técnicas Preface Design
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