DESIGN EXPERIMENTS

A complexidade da dinâmica da sala de aula e do processo de ensino-aprendizagem exige cada vez mais do professor a criação de novas orquestrações de ensino em que as tecnologias digitais estejam integradas. Demanda, também, acompanhamento durante a execução do ensino orquestrado e a análise de suas variáveis, as quais são responsáveis pelo sucesso ou pelo fracasso do processo de ensino-aprendizagem. É relevante o desenvolvimento de metodologias que deem suporte à concepção, operacionalização, análise e reflexão sobre a prática desenvolvida em sala de aula, especialmente quando há o suporte de tecnologias digitais. Na qualidade declarada de cientista de design e de alguém que atua como engenheiro de ambientes educativos inovadores, sobre os quais desenvolve estudos experimentais, Brown (1992, p. 141-142) afirma que “a vida em sala de aula é sinérgica: aspectos que muitas vezes são tratados de forma independente, como a formação de professores, a seleção de currículos, testes e assim por diante realmente fazem parte de um todo sistêmico”. Não é possível pensar em formas de intervir no âmbito da sala de aula sem considerar a multiplicidade de variáveis que estão em jogo no processo de ensino e aprendizagem.

Assim, Brown (1992) cria o Design Experiments (Figura 5) com características complexas do contexto educativo, sobre o qual buscou desenvolver uma Teoria da Aprendizagem. Trata-se de um ambiente de aprendizagem criado para fomentar a resolução de problemas, o pensamento crítico e a aprendizagem reflexiva.

Concentrado em estudar processos de aprendizagem a mudanças conceituais, tanto em professores quanto em alunos, Brown (1992, p. 142, tradução nossa) defende a necessidade de “criação de um ethos em uma sala de aula que promova autorreflexão da aprendizagem e, finalmente, maiores preocupações com a tecnologia, questões sobre o currículo e a avaliação” (Figura 5). A etimologia da palavra ethos vem do grego e significa característica habitual, a maneira de ser, os hábitos de uma pessoa.

Figura 5 – As complexas características do Design Experiments

Fonte: Brown (1992, p. 142, tradução nossa).

Ao que projeta o design cabem as mudanças que devem ser realizadas no sistema como um todo. Os estudos de Brown apontam para algumas dessas transformações. Professor e alunos deixam de ser detentor do saber e indivíduo passivo, respectivamente. O docente assume o papel de pesquisador e mediador dos processos de suporte à aprendizagem do discente que assume o papel de copesquisador, convidado a ser corresponsável por sua aprendizagem (Figura 4).

O currículo trabalhado preza pela recorrência de temas, visando ao aprofundamento desses, em vez de ampliá-los. Brown (1990, p. 150) apresenta mais dois aspectos relevantes:“o ambiente tecnológico que não é projetado para estimular a prática e a programação, mas, sim, incentivar a aprendizagem intencional, a reflexão e a comunicação, e os métodos de avaliação que se concentram na capacidade dos alunos de descobrir e usar o conhecimento” (Figura 5).

Transversalmente, pode-se observar, na Figura 4, que todo processo anteriormente descrito, desde a criação do ethos até a responsabilização, é desenvolvido na perspectiva de contribuir com uma teoria da aprendizagem e, também, com a melhoria da prática educativa. As experimentações reiteradas possibilitam o teste e a verificação da viabilidade da teoria na prática. Publicizar os resultados e análises, inerentes ao Design Experiments e ao desenvolvimento de teorias, permite a disseminação desses.

Brown (1992) discute o caráter teórico e prático (experimental) do Design Experiments e sua relevância para a criação de configurações que contribuam com a pesquisa e a prática. Para esse autor, intervir com foco na aprendizagem dos alunos exige, de quem projeta tais

ambientes, orquestrar todos os aspectos em um período da vida diária nas salas de aula, o que considera uma atividade de pesquisa.

Pensar em Design Experiments como uma teoria metodológica exige saber como ela é vista:

a) “Design Experiments tem uma natureza pragmática de ‘engenharia’ de formas específicas de aprendizagem e de orientação teórica – desenvolvendo teorias específicas ao estudar sistematicamente essas formas de aprendizagem e os meios de apoiá-las” (COBB et al., 2002, p. 9); e

b) Design Experiments “a longo prazo pode se constituir em uma ciência sistemática de como projetar ambientes educacionais com novas tecnologias que podem ser introduzidas com sucesso” (COLLINS, 1990, p. 4).

Isso evidencia dois aspectos potenciais do Design Experiments, enquanto aporte metodológico: primeiro, a orientação para projetar ambientes educacionais de aprendizagem ricos em tecnologias, inclusive as digitais; segundo, o desenvolvimento simultâneo à criação destes ambientes, de teorias capazes de orientar tal processo.

Design Experiments, idealmente, resultam em maior compreensão de uma

ecologia de aprendizagem – um sistema complexo e interagindo envolvendo múltiplos elementos de diferentes tipos e níveis – projetando seus elementos e antecipando como esses elementos funcionam juntos para apoiar a aprendizagem. Design Experiments, portanto, constituem um meio de abordar a complexidade que é uma marca registrada dos contextos educacionais. Os elementos de uma ecologia de aprendizagem tipicamente incluem as tarefas ou problemas que os alunos são solicitados a resolver, os tipos de discurso que são encorajados, as normas de participação estabelecidas, as ferramentas e os meios materiais relacionados fornecidos e os meios práticos pelos quais os professores de sala de aula podem orquestrar as relações entre esses elementos. Utilizamos a metáfora de uma ecologia para enfatizar que os contextos projetados são conceituados como sistemas interagindo e não como uma coleção de atividades ou uma lista de fatores separados que influenciam o aprendizado. Além de criar projetos que são eficazes e que às vezes podem ser afetados por “mexer na perfeição”, uma teoria de design explica porque os

designs funcionam e sugere como eles podem ser adaptados a novas

circunstâncias (COBB et al., 2002, p. 10).

Projetar e experimentar para testar e validar, reiteradamente, são processos a serem vivenciados no Design Experiments, os quais demandam que em um primeiro momento haja controle e, em um segundo momento, a especificação das variáveis envolvidas. Para isso, devem-se especificar os tipos de variáveis a serem consideradas: “as dependentes, com as quais podemos mensurar o sucesso ou fracasso de qualquer inovação e, as independentes, que

são as variáveis sobre as quais temos controle na concepção do design” (COLLINS, 1990, p. 7).

Collins investiga uma metodologia de Design Experiments para estudar a inserção de diferentes tecnologias no contexto escolar e a construção de uma ciência sistemática de como projetar ambientes educacionais para que a integração dessas tecnologias seja bem-sucedida. Esse autor defende o trabalho de especificação das variáveis, que é de extrema relevância porque elas permitem que o engenheiro estabeleça uma relação direta entre as variáveis controladas e especificadas, com o sucesso ou o fracasso do design, na perspectiva para qual foi criado.

Outro ponto relevante a ser considerado são as características do Design Experiments. Elas não são exatamente as mesmas em cada pesquisa que faz uso da referida metodologia, pois cada design possui especificidades para cumprir seu papel em cada pesquisa para qual é concebido. Entretanto, Cobb et al. (2002), no desenvolvimento de sua Teoria de Design para Inovações Educacionais, mapearam cinco características transversais comuns a pesquisas desenvolvidas com design Experiments. A partir da especificação feita por esses autores sobre cada uma das características, foi organizado um esquema (Figura 6) para que se percebam as relações existentes entre elas no design.

Figura 6 – Esquema de composição de design Experiments considerando suas características

Na Figura 6, pode-se observar que a primeira característica transversal é a finalidade do Design Experiments. Segundo Cobb et al. (2002, p. 10), “a finalidade do design é a construção de uma ciência sistemática de como criar ambientes educacionais para que as novas tecnologias possam ser introduzidas com sucesso”. Esses autores interpretam de forma ampla os processos de aprendizagem, intencionando não perder de vista o que geralmente é pensado como conhecimento. Mais que isso, consideram a evolução das práticas de aprendizagem, entre outros aspectos.

Esse olhar abrangente a respeito dos meios que dão suporte aos processos de aprendizagem contribui para verificar as possibilidades e restrições relativas aos artefatos, práticas de ensino e aprendizagem, políticas públicas e formas de mediação, por exemplo. No entanto, esses autores deixam claro que há de se ter cuidado com a teoria para que a finalidade do Design Experiments não se concentre nos cenários específicos, criados para dar suporte às novas formas de aprendizagem.

A segunda característica é a natureza intervencionista da metodologia. É peculiar ao Design Experiments a condição de bancos de ensaio, desenvolvidos para experimentações, o que é relevante quando se deseja investigar e estudar diferentes formas que favoreçam o cenário educacional. Isso oportuniza o surgimento de novas formas de ensinar e, consequentemente, novas formas de aprender.

Inúmeras e diferentes situações que acontecem no percurso da concepção, experimentação, teste e validação do design precisam ser caracterizadas, haja vista a complexidade dos fenômenos a serem estudados. Cobb et al. (2002, p. 10) afirmam que é “importante no detalhamento do design que seja feita uma distinção entre elementos que são alvo de investigação e aqueles que podem ser auxiliares, acidentais ou assumidos como condições de fundo”.

A terceira característica transversal é o Design Experiments específico, concebido de forma a favorecer o desenvolvimento de teorias. Essa característica resulta da combinação das duas primeiras, finalidade e natureza intervencionista. O caráter experimental da metodologia coloca “em xeque” não apenas o design criado, mas, essencialmente, a teoria desenvolvida por meio de testes. Cobb et al. (2002) revelam que todo Design Experiments tem duas faces, uma prospectiva e outra reflexiva.

Segundo esses autores, a face prospectiva consiste na implementação dos designs com base em um processo de aprendizagem hipotético e os meios pelos quais esse será sustentado,

com a finalidade de submeter as minúcias desse processo à análise. Já a face reflexiva diz respeito aos experimentos aos quais o design deve ser submetido. Cobb et al. (2002, p. 10) afirmam que se trata de “testes condicionados, muitas vezes em vários níveis de análise”. Durante os experimentos, também são realizados os testes que permitem verificar se serão aceitas ou refutadas, como também pode ser oportunizada a geração de outras conjecturas alternativas.

A quarta característica é a iteração que emana da junção dos aspectos prospectivos e reflexivo, as duas faces inerentes ao Design Experiments. Durante os testes das conjecturas, em que podem ser refutadas, outras são geradas e também devem ser submetidas a teste. Isso incorre em iteração, pautada em ciclos de invenção e revisão. Para Cobb et al. (2002, p. 10), “o que espera desse processo é a construção de uma estrutura explicativa que especifica as expectativas que se tornam o foco da investigação durante o próximo ciclo de investigação”.

O conhecimento dessas características é algo importante, pois favorece o trabalho daqueles que desejam criar design ricos em tecnologias. A revisão de outras pesquisas é relevante por permitir identificar essas características em outros contextos de uso da metodologia, mas também pela possibilidade de se identificar outras ainda não mapeadas. Entretanto, Cobb et al. (2002) deixam claro a necessidade de se realizar estudo preliminar para o desenvolvimento de Design Experiments quando a área de estudo em foco, também relacionada à teoria, é pouco pesquisada.

3.2 ETAPAS ITERADAS DA PESQUISA

Esta pesquisa ocorreu em duas vivências de design da MOI. As variáveis focadas são relativas a todos os elementos que descrevem o modelo da MOI, que vão a cada novo estudo sendorefinadas. Inicialmente, tomam-se por base os elementos da OI.

Figura 7 – Esquema da estruturação das etapas da pesquisa

Fonte: Elaborada pela autora.

A figura reflete as duas etapas que aparecem como etapas iteradas da construção, teste, análise e reconstrução tanto do modelo teórico da MOI como de um modelo de MOI que é posto em prática, posteriormente analisado à luz da microanálise genética e da videografia. Esse resultado possibilita, baseado no campo teórico já construído, a construção das noções básicas do novo modelo, assim como o uso dessas para fazer o design de uma metaorquestração.

Um primeiro estudo, denominado de Estudo Preliminar, realizado com estudantes de mestrado, deu origem à tese. No entanto, ele não nasce como um estudo, mas como uma aula planejada para um mestrado, em uma disciplina de metodologia. A partir da análise de tal experimentação, o estudo foi traçado, foi refinada a ideia de MOI e realizou-se uma experimentação com estudantes da licenciatura em Matemática.

3.3 DESIGN DA METAORQUESTRAÇÃO INSTRUMENTAL

Nesta seção, discute-se o design inicial da MOI. Apresentam-se, também, os sujeitos e o campo de pesquisa. Discute-se a escolha dos estudos realizados, a técnica de análise microgenética associada à técnica de videografia (MEIRA, 1994) para a realização das análises dos dados coletados, como também a estrutura de coleta e de análise de dados.

Figura 8 – Design da MOI – 1.ª versão

Fonte: Elaborada pela autora.

O design Experiments para MOI foi criado na perspectiva de melhor estruturar as orquestrações instrumentais que dão suporte à metassituação de formação. E, ainda, proporcionar o refinamento do modelo teórico em foco e, consequentemente, a extensão da orquestração instrumental. O design da MOI, na primeira versão (Figura 8), consiste em uma estrutura de quatro orquestrações instrumentais (OI1, OI2, OI3 e OI4), criada para promover o estudo e a apropriação do modelo teórico Orquestração Instrumental. Essas orquestrações dão suporte aos participantes da formação na resolução das situações propostas em cada orquestra. As orquestrações instrumentais (Figura 8) da metaconfiguração didática possuem finalidades distintas, embora articuladas entre si. As orquestrações OI1 e OI2 são interdependentes, de caráter experimental e simultâneas, ou seja, ocorrem ao mesmo tempo (T1). Sequencialmente, a OI3 e a OI4 acontecem em tempos distintos (T2) e (T3). Ambas têm forte caráter articulador das orquestrações instrumentais. A OI3 faz articulação entre estudo introdutório da teoria, feito preliminarmente à formação, com as práticas vivenciadas nas OI1e OI2. Já a OI4 faz articulação entre teoria e prática pautada na análise dos dados coletados.

3.3.1 A OI1e a situação matemática

A OI1 é destinada à vivência prática de uma OI. A situação proposta é, essencialmente, matemática e visa ao trabalho dos sujeitos com conhecimentos específicos, explorados de forma integrada às tecnologias disponibilizadas. Trata-se de uma simulação, na qual o futuro professor em formação ficará na qualidade de estudante que busca aprender matemática com uso integrado de tecnologias.

Ao assumir o papel de estudante na OI1, o futuro professor poderá ter uma noção sobre as dificuldades advindas da situação matemática proposta, como também das potencialidades e restrições em relação às tecnologias disponibilizadas. Essa experimentação deve fazer emergir

exemplos correlatos aos elementos da OI: configuração didática, modo de execução e performance didática.

3.3.2 A OI2 e a situação de observação da prática

A segunda orquestração consiste na observação da prática dos eventos que ocorrem na OI1. Por isso, a OI1e a OI2, ocorrem simultaneamente. A OI2 possui uma situação de formação, que demanda dos sujeitos interessados em resolvê-la, conhecimentos básicos de pesquisa, integrados às tecnologias disponibilizadas. O trabalho de observação permite o registro dos eventos da OI1, e esses registros passam a compor o banco de dados da metaorquestração, produzidos pelos próprios participantes.

A observação e a coleta de dados envolvem processos de pesquisa. Trata-se de uma experiência que põe o futuro professor na condição de professor-pesquisador da própria prática. Assim, o licenciando pode perceber as escolhas feitas pelos sujeitos que trabalham para resolver a OI1, as ações, os conhecimentos evocados, utilizados e desenvolvidos. Pode identificar as dificuldades quanto aos usos dos artefatos, situações inesperadas, decisões ad hoc das formadoras etc. Dessa observação, eventos que dizem respeito à situação matemática, aos processos de gênese instrumental ou às etapas da modelo teórico em estudo, entre outros, também podem emergir.

3.3.3 A OI3e a situação de discussão teórico-prática

A OI3 foi elaborada para dar suporte à situação de formação proposta que permite aos seus resolvedores relacionarem os conhecimentos adquiridos com as leituras preliminares feitas sobre OI com as vivências nos experimentos das OI1 e OI2. Esse é um momento muito rico, no qual as primeiras relações entre a teoria e a prática começam a ser externadas pelos participantes.

À medida que participam de um dos experimentos, os sujeitos podem exercer diferentes funções. Na OI1, executam a situação matemática; logo, são estudantes-atores (EA); na OI2, observam a prática dos EA; logo, são estudantes-observadores (EO). A situação de formação da OI3 tem forte natureza articuladora entre teoria e prática. Para isso, desenvolve-se coletivamente, com participantes da formação e o formador, fomentador da discussão, que provoca com questões que ajudem na compreensão da teoria em estudo.

3.3.4 A OI4e a situação de análise e reflexão sobre os dados da OI1, OI2 e OI3

A quarta OI traz à tona os dados coletados na OI2referentes à OI1. A situação de formação proposta consiste em um trabalho analítico-reflexivo sobre tais dados relacionados aos conhecimentos adquiridos com as vivências nas OI1, OI2 e OI3. A comunicação da análise dos dados à luz do aporte teórico que está sendo estudado poderá revelar ao formador os conhecimentos dos participantes construídos durante a formação.

A OI4consiste em um momento de reflexão sobre a própria prática. E, à medida que os participantes têm acesso ao que fizeram e como fizeram, podem refletir sobre isso e aprender a partir dessa reflexão, o que também é válido para o formador, que poderá refletir sobre sua prática e modificá-la. Adaptações à própria MOI e metassituação de formação criadas são previstas após este trabalho de análise e reflexão.

3.4 ESTRUTURA DE COLETA DE DADOS DA MOI

A estrutura de coleta de dados visa à obtenção dos dados no ato da sua produção, de forma que contribuam para identificar as escolhas, verificar conhecimentos e procedimentos e compreender as motivações das ações dos sujeitos, entre outros aspectos relevantes à análise. Assim, optou-se por uma estrutura pautada, essencialmente, na técnica de observação, estruturada e não estruturada, feita com o auxílio de diferentes ferramentas de coleta e pelos participantes da metaorquestração.

Uma das técnicas de observação que compõe a estrutura de coleta de dados da metaorquestração “[...] consiste em recolher e registrar os fatos da realidade sem que o pesquisador utilize meios técnicos especiais ou precise fazer perguntas diretas” (MARCONI; LAKATOS, 2003, p. 191), uma técnica não estruturada. Nesse caso, o observador faz registros cursivos (anotações em papel com lápis/caneta etc.), baseados em suas impressões sobre o que vê e percebe. Sua atuação é não participante, ou seja, ele entra no grupo, mas não deve interagir com os demais integrantes durante o período em que observa os fenômenos do experimento.

Outra técnica escolhida é a observação estruturada ou sistemática, que “[...] utiliza instrumentos para a coleta dos dados ou fenômenos observados e que se realiza em condições controladas, para responder a propósitos preestabelecidos” (MARCONI; LAKATOS, 2003, p. 192). Para isso, optou-se por dois modelos inerentes à observação estruturada ou sistemática:

entrevista e filmagem. As filmagens realizadas são do ambiente da aula e da captura da tela do computador utilizado.

Utilizou-se a técnica de entrevista padronizada ou estruturada, que, de acordo com Marconi e Lakatos (2003, p. 197), “[...] é aquela em que o entrevistador segue um roteiro previamente estabelecido; as perguntas feitas ao indivíduo são predeterminadas. Ela se realiza de acordo com um formulário [...]”. A atuação do entrevistador nesse processo é individual e não participante. Esse faz as perguntas do formulário ao entrevistado e registra as respostas dadas.

Também foi utilizada a técnica de filmagem, que consiste no ato de filmar, registrar a imagem, ação, movimento do que é observado. Para Belei et al.,

Com a filmagem pode-se reproduzir a fluência do processo pesquisado, ver aspectos do que foi ensinado e apreendido, observar pontos que muitas vezes não são percebidos. O vídeo também permite a ampliação, a transformação das qualidades, das características e particularidades do objeto observado (2008, p. 193).

A filmagem também é feita de forma individual, não participante, visando um registro mais fidedigno do que será filmado. Entretanto, há de se reconhecer os riscos de distorções quanto à qualidade da filmagem em relação à tela do computador, por exemplo. Dessa forma, decidiu-se pela inserção de mais uma técnica de coleta de dados, a captura contínua de tela por filmagem. Trata-se de um tipo de filmagem feita por meio de softwares específicos para este fim. Em geral, tais softwares captam som (interno ao computador e externo) e imagem, além de acompanharem o movimento do cursor do mouse a cada ação do usuário, produzindo vídeos de boa qualidade para futuras análises.

Uma última técnica é a coleta do material produzido pelos licenciandos, nas diferentes