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Artigos de autoria do Prof. Stefanelli

Ambientes informáticos colaborativos no ensino/ aprendizagem de geometria: eficácia e dificuldades

Resumo

A informática está hoje em dia em todos os lugares e os micro-computadores constituem uma das suas partes mais importantes. Naturalmente, está também na área que congrega instituições, pessoas e recursos destinados a ensinar e a aprender. Os custos financeiros envolvidos na aquisição, equipagem, proteção, manutenção e capacitação dos usuários dos equipamentos de informática, dentre outros, são tremendos. Há que se pensar. Se fossem aplicados em outros instrumentos de ensino/ aprendizagem, esses recursos produziriam melhores resultados? Na possibilidade de uma resposta negativa: eles produzem os benefícios máximos? Que interesses essenciais a inclusão destes equipamentos no processo ensino/ aprendizagem defende, os da educação? É papel da escola investir seus recursos limitados no ensino das habilidades necessárias para pôr em funcionamento os programas desta ou daquela organização? A inclusão de jogos de computador, o SimCity ou o Carmen Sandiego por exemplo, como estratégia pedagógica é justificada pelos resultados que produz? Os softwares educacionais cumprem o papel para o qual foram desenhados? Devemos utilizar programas educativos como arrimo para contornar carências estruturais em situações de ensino?

Ambientes informáticos colaborativos no ensino/ aprendizagem de geometria: eficácia e dificuldades

Como foi aludido no parágrafo anterior, os computadores já estão nos espaços destinados a ensinar e aprender. O escopo desta pesquisa é, então, centrado em arguições cujas respostas maximizem os resultados obtidos na interação do estudante com estes sistemas, justificando seus custos. Como planejar estratégias e adotar métodos de ensino que privilegiem a utilização dos sistemas informáticos como arrimo para corrigir as carências estruturais em situações de ensino?

A estratégia para obtenção dos resultados da pesquisa aqui proposta pode ser resumida em quatro itens. 1) Seleção de sujeitos com dificuldade de aprender as competências de alguma unidade curricular cuja exigência de pré-requisitos seja mínima e cujo ensino seja caracterizado pela adoção de estratégias reconhecidamente falhas. 2) Aplicação de um instrumento que identifique as dificuldades de aprendizagem e criação (ou seleção) de materiais, em diversas mídias, que abordem estes assuntos. 3) Planejamento de atividades de ensino/ aprendizagem que, valendo-se destas mídias, permitam a superação das dificuldades dos sujeitos. 4) Formação de vários grupos de sujeitos, a fim de controlar fatores externos que influenciem no resultado, para aplicação de um (alguns) destes instrumentos.

O pesquisador responsável é engenheiro e professor do CEFET-SP - Centro Federal de Educação Tecnológica de São Paulo há treze anos. Atua como consultor associado à PNA – Pfromm Netto e Associados e à TTS-Global – Tecnologia Treinamento Desenvolvimento de Sistemas Ltda. (Alexander Romiszowski). É autor, diretor, diretor de multimídia, designer instrucional, produtor e roteirista de diversos programas educativos produzidos para educação a distância/ mediada por tecnologia (exemplos de alguns deles podem ser encontrados na página da Internet: http://www.stefanelli.eng.br/). E atuou como membro de comissões verificadoras da SETEC/ MEC de Cursos Superiores em Tecnologia na área profissional de Informática.

Problema da pesquisa

A Geometria é um conjunto de conhecimentos que faz parte do conteúdo programático da unidade curricular de matemática e (ou) projeto e é ministrada em todos os níveis da educação formal no Brasil. Seu objetivo é estudar as propriedades, as relações e a forma das figuras geométricas planas, ou seja, aquelas contidas no espaço bidimensional e que podem ser traçadas com auxílio de régua e compasso, e os sólidos, contidos no espaço tridimensional, cujas faces são formadas por estas figuras, visando aplicá-los na solução de problemas concretos. É uma ciência lógica dedutiva, fundamentada em conceitos não definidos, chamados primitivos, e proposições não demonstradas, os postulados.

Uma das estratégias para seu ensino/ aprendizagem é, geralmente, a de praticar os procedimentos clássicos para solução de problemas determinados. Ela dispensa pré-requisitos. Os dados com que trabalha são proposições claras e evidentes, tidas como verdadeiras, dentro de um sistema lógico. O seu legado é o raciocínio e a representação-visualização espaciais. Mesmo assim, este é um dos conteúdos que mais suscitam dificuldades, quando se trata da aquisição dos conhecimentos e competências que a caracterizam como área curricular.

A pesquisa aqui proposta tem, além de outros objetivos, o objetivo principal de identificar as dificuldades e os problemas específicos que os estudantes dos ensinos médio e superior enfrentam na aprendizagem da Geometria. Com base neste conhecimento, será possível elaborar, ou selecionar no mercado, e empregar material informatizado que colabore de modo mais eficaz com o estudante no domínio dos conteúdos correspondentes, e confrontar os resultados com os obtidos por estudantes que se valeram de materiais impressos elaborados com o mesmo rigor. Poder-se-á, assim, confrontar a eficácia da utilização do material informático com as formas tidas como tradicionais de ensino/ aprendizagem destas competências.

Machado (2001:139-146) sustenta que a aprendizagem das competências da geometria inter-relacionam-se como em um tetraedro, cujas faces se articulam mutuamente. Este autor associa a cada face do tetraedro uma competência: o perceber, o construir, o representar e o conceber e, como no exemplo deste sólido que só existe na presença de suas faces, infere que só se pode aprender o significado da geometria na prática destas quatro competências. O autor revela que a educação não profissionalizante relega a aquisição das competências relativas ao representar e ao construir e foca-se nas competências relativas ao perceber e ao conceber (conceptual). Em outra metáfora, estabelece correspondência entre as quatro competências aludidas e os átomos que, quando associados, formam a molécula de uma nova substância. Ele adverte que os átomos não podem ser dissociados, pois a substância perderia suas propriedades fundamentais.

O catalisador é um agente que aumenta a velocidade de uma reação química sem, contudo, se alterar no processo. Este projeto tem como um de seus objetivos investigar se os programas educativos computacionais podem atuar como catalisadores no processo da aquisição das competências supra-referidas relativas à geometria, aumentando a velocidade e a qualidade dos conhecimentos geométricos adquiridos.

Justificativa

Os custos financeiro, material, humano e tecnológico envolvidos com o planejamento e a produção de programas educativos informáticos, especialmente os multimidiáticos, e sua utilização didática são muito superiores aos dos custos das formas tidas como tradicionais de ensino. Um dos objetivos desta pesquisa é o de investigar se o presumido aumento da eficácia da aprendizagem é compatível com o aumento dos custos envolvidos.

O pesquisador e professor responsável por este projeto é autor de diversos programas interativos hipermidiáticos destinados à aquisição de conhecimentos, habilidades e atitudes que, por via de regra, de forma informal, demonstram ser eficazes. Dentre eles, destaca-se o programa “Desenho Geométrico em Multimídia” que é dividido em três aplicativos: “Enciclopédia”, “Prancheta Virtual” e “Jogo”. A qualidade deste programa foi reconhecida pelo MEC - Ministério da Educação e do Desporto, que lhe atribuiu o primeiro lugar no Concurso Nacional de Software para Instituições de Ensino Superior no ano de 1996. Nos próximos parágrafos estes três aplicativos serão descritos de modo sucinto.

A “Enciclopédia”

A “Enciclopédia” contém a teoria da Geometria, dividida em tópicos como: Ponto, Reta, Plano, Retas Paralelas, Concorrentes, Reversas, Circunferência, Polígonos, dentre outros exemplos do presente contexto. A teoria é apresentada sob a forma de animações bidimensionais e tridimensionais, hipertextos, desenhos e narrações. A navegação por este aplicativo é feita de maneira não linear, estimulando a curiosidade do estudante e (ou) permitindo a orientação de um professor.

Interface do Menu principal - Pirâmide de pedras

Tela inicial da “Enciclopédia”

Neste módulo, os conteúdos são explicitados, os procedimentos clássicos são demonstrados e praticados pelo estudante, tem-se acesso ao hipertexto e à hipermídia, ao glossário, aos exemplos, aos exercícios e comparações, dentre outros instrumentos de ensino/ aprendizagem. Nele também estão disponíveis os instrumentos de avaliação da aquisição dos conhecimentos, sendo, contudo, optativos.

Tela principal

A “Prancheta Virtual”

A “Prancheta Virtual” é o ambiente gráfico que simula a utilização de uma prancheta real, isto é, os mesmos procedimentos usados para executar um desenho com ajuda dos instrumentos – régua e compasso – devem ser repetidos neste ambiente. É aqui que o estudante resolve os exercícios procedimentais do Desenho Geométrico.
Este ambiente pode ser utilizado em três módulos distintos. No primeiro módulo, o ambiente atua como uma prancheta real permitindo que o estudante pratique os conhecimentos e as habilidades e teste suas hipóteses. No segundo, o chamado módulo “procedimento”, ele atua como um tutorial, que demonstra passo a passo os procedimentos clássicos para solução de problemas geométricos. No terceiro, o módulo “exercício”, o estudante resolve um exercício proposto e o sistema da “Prancheta Virtual” avalia se a solução está aparentemente correta. Isto acontece graças a um algoritmo que isola os objetos criados pelo estudante e compara seus atributos – ângulo e posição, por exemplo – com os atributos esperados.

Prancheta Virtual

O “Jogo”

No “Jogo”, o estudante segue uma “navegação” dirigida e linear, cuja sequência é dada em função do domínio de pré-requisitos. O estudante ganha o direito de avançar para o próximo tópico respondendo a um enigma apresentado por uma Esfinge, que é a avaliação das competências desenvolvidas no tópico corrente. O emprego de um jogo é justificado pelos seus aspectos lúdico e motivador.

A Esfinge e um de seus enigmas
interaja com as arestas da pirâmide

Objetivo

O objetivo desta pesquisa é avaliar a qualidade da aquisição dos conhecimentos, investigando em que medida os programas informáticos são eficazes na sua colaboração com o sujeito, para superação das dificuldades que este experimenta na aprendizagem, bem como a de investigar a capacidade destes programas de corrigir carências estruturais possivelmente presentes no ensino de algumas competências.

Esta pesquisa também tem como objetivo confrontar a qualidade do aprender utilizando sistemas informáticos com a qualidade do aprender que se vale de materiais impressos planejados, preferencialmente, pelo mesmo especialista e similares em estratégias, didática e conteúdos.

Metodologia

  • seleção de turmas de estudantes do curso médio, pós-médio ou superior, não profissionalizante, cuja característica principal seja a de concluinte do curso
  • estruturação do programa da unidade curricular
  • aplicação de um instrumento de pesquisa que identifique as dificuldades e os problemas específicos que os estudantes encontram na aquisição dos conhecimentos
  • estudo de como cada indivíduo se situa e identificação de quem está com problema(s)
  • seleção de um tópico que seja de grande dificuldade para muitos estudantes
  • criação, ou seleção no mercado, de um programa educativo informático que aborde este tópico
  • criação, ou seleção no mercado, de material educativo tido como tradicional, preferencialmente desenvolvido pelo mesmo autor ou grupo, que aborde este tópico
  • planejamento de atividades de ensino/ aprendizagem que se valham destes materiais
  • formação de vários grupos de sujeitos, a fim de controlar fatores externos que influenciem no resultado como,exemplo, a vontade de aprender, motivação por estar em contato com o computador, domínio de pré-requisitos, do tempo investido na aquisição daquelas competências, dentre outros
  • aplicação das atividades de ensino/ aprendizagem desenvolvidas em comparação com as estabelecidas no plano de ensino
  • análise e avaliação da eficácia com que o computador atua como atenuador dos inconvenientes estruturais nas situações de ensino da geometria
  • avaliação da eficácia de alguns materiais educativos informáticos disponíveis no mercado para ensino da geometria.
  • Considerações finais

    Por se tratar de um projeto de pesquisa não há conclusões a serem apresentadas, contudo, experiência do pesquisador como professor, autor, designer instrucional e produtor de materiais educativos hipermidiáticos antecipa que este é um instrumento que provavelmente contribui para o processo ensino/ aprendizagem. Todavia, conforme foi indicado no início deste documento, tais materiais consomem centenas de horas de trabalho em seu planejamento e produção. Esta pesquisa também objetiva investigar se este suposto aumento de qualidade se deve tão somente à mídia utilizada ou decorre muito mais do planejamento posto a serviço de sua elaboração.

    Prof.: Eduardo José Stefanelli
    Prof. Ms. do IFSP - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia São Paulo.
    Pesquisador do Núcleo de Pesquisa das Novas Tecnologias de Comunicação Aplicadas à Educação – A Escola do Futuro da Universidade de São Paulo.
    professor@stefanelli.eng.br
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