Exemplos trabalhados

Uma maneira de aumentar a carga cognitiva relevante é através do estudo exemplos trabalhados (worked examples), um caso especial de exemplos, que levam à construção de esquemas na memória de longo prazo [CLARK et al., 2005]. De acordo com Clark et al. (2005), os exemplos trabalhados são uma sequência de passos que demonstram a realização de uma tarefa em particular ou a solução de um problema específico. Eles fornecem a solução para um problema que foi produzida por um profissional experiente e que pode ser utilizada por um estudante durante seus momentos de estudo [ATKINSON et al., 2000]. Os exemplos trabalhados são um tipo de material instrucional comprovadamente eficiente para estudantes iniciantes em diferentes disciplinas, auxiliando-os na construção de novos esquemas enquanto eles estão adquirindo um novo conhecimento ou habilidade [BENASSI et al., 2014; CLARK et al., 2005]. Exemplos são considerados, tanto por estudantes quanto por professores, o tipo de material instrucional mais útil para os processos de ensino e aprendizagem em linguagem de programação [LAHTINEN et al., 2005]. Ademais, eles foram recomendados pelo Departamento de Educação dos EUA como umas das sete práticas para melhoria dos processos de ensino e aprendizagem neste país [PASHLER et al., 2007].

Aprender a partir de exemplos trabalhados tem um papel fundamental nas fases iniciais do processo de aquisição da habilidade cognitiva, em diferentes domínios tais como Matemática, Física e Programação [ATKINSON et al., 2000; RENKL, 2002; VANLEHN, 1996]. Quando os estudantes estão iniciando a aquisição de habilidades para resolver problemas em atividades intelectuais, a prática de resolução de problemas de maneira exclusiva, realizada sem nenhum tipo de orientação, é ineficiente do ponto de vista do aprendizado [KIRSCHNER; SWELLER; CLARK, 2006]. De acordo com Kirschner et al. (2006), esta atividade resulta em uma alta carga cognitiva para os estudantes iniciantes, pois ao invés de se construir um esquema que pode ser aplicado

posteriormente para se resolver problemas, os estudantes precisam usar todo o esforço cognitivo unicamente para encontrar uma resposta para a solução do problema. Como a busca pela solução do problema ocorre na memória de trabalho que, como dissemos anteriormente, possui uma capacidade limitada para processamento da informação, ela pode ser demasiadamente sobrecarregada [KIRSCHNER et al., 2006].

Substituir exercícios por exemplos trabalhados, em contrapartida, reduz a carga cognitiva irrelevante e direciona a atenção dos estudantes para que eles percebam os diferentes passos de resolução do problema e construam os esquemas necessários a esta atividade a partir dos exemplos [SKUDDER; LUXTON-REILLY, 2014]. Consequentemente, os estudantes que utilizam exemplos trabalhados em conjunto com problemas podem obter resultados equivalentes ou melhores do que aqueles que utilizam apenas problemas, empregando menos tempo e esforço [SWELLER; COOPER, 1985]. Dentro deste contexto, uma referência citada frequentemente na literatura é a de Zhu e Simon (1987) que relatam a experiência de um curso de três anos de Matemática em uma escola na China que foi completado em apenas dois anos com a substituição da prática unicamente através de resolução de problemas pela prática da resolução de problemas associada aos exemplos trabalhados. Outro caso é dos estudantes em um experimento realizado por Paas (1992) na área de Estatística que comprovou que a instrução que enfatiza a prática a partir de exemplos trabalhados é mais eficiente, requer menos esforço por parte dos estudantes e apresenta resultados superiores com menos tempo de estudo. A este fenômeno positivo de utilização dos exemplos trabalhados como prática alternativa à resolução de problemas, que é baseado na teoria da carga cognitiva, dá-se o nome de efeito do exemplo trabalhado [KIRSCHNER et al., 2006].

Segundo Kirschner et al. (2006), estudar exemplos trabalhados é uma atividade de aprendizagem benéfica aos iniciantes em qualquer assunto. A partir do estudo de exemplos trabalhados, os estudantes aprendem a reconhecer padrões de sequências de passos para resolução de problemas. Como resultado, estes estudantes adquirem esquemas de resolução de problemas que correspondem aos padrões identificados. Os esquemas construídos são, posteriormente, codificados e armazenados na memória de longo prazo de onde podem ser recuperados posteriormente em momentos de resolução de problemas [CLARK et al., 2005].

Entretanto, quando os estudantes estão mais experientes no assunto e podem resolver os problemas sem esforço, estudar exemplos trabalhados redundantes e incorporar o conhecimento adquirido aos esquemas existentes gera uma carga cognitiva maior do que com a resolução de problemas [KALYUGA et al., 2003]. Neste momento, quando o estudo de exemplos passa a ser desnecessário, os estudantes devem ser encorajados a passar para a resolução de problemas onde eles poderão passar a aplicar os conhecimentos que foram incorporados aos seus esquemas. Assim, o estudo a partir de exemplos trabalhados é mais apropriado quando os estudantes são iniciantes ou têm pouca experiência no assunto abordado, enquanto que a resolução de problemas é mais apropriada para aqueles estudantes mais experientes [KALYUGA et al., 2001].

Exemplos trabalhados já foram utilizados em diferentes disciplinas como Física [CHI et al., 1989], Química [CRIPPEN; EARL, 2007], Probabilidade [ATKINSON; RENKL; MERRILL, 2003; BERTHOLD; RENKL, 2005a; RENKL, 1997], Matemática [WONG et al., 2002] e Programação [ABDUL-RAHMAN; DU BOULAY, 2014; BIELACZYC et al., 1995; CASPERSEN, 2007; MARGULIEUX; GUZDIAL; CATRAMBONE, 2012], entre outros. Eles são mais comumente apresentados de maneira estática, em formato textual [ABDUL-RAHMAN; DU BOULAY, 2014; BIELACZYC et al., 1995; CHI et al., 1989; CRIPPEN; EARL, 2007]. Porém, eles também foram apresentados através de vídeos e mais recentemente este formato de apresentação vem ganhando popularidade [CASPERSEN, 2007; JAMES et al., 2013; MARGULIEUX et al., 2012].

Embora utilizar exemplos trabalhados nos momentos iniciais de aquisição de uma habilidade cognitiva tenha inúmeras vantagens, eles são melhor assimilados quando são enriquecidos com mecanismos que orientem o seu processamento. Veremos mais adiante na Seção 3.3 que promover as auto-explicações dos estudantes enquanto eles estudam os exemplos trabalhados, por exemplo, permite que eles engajem-se mais no aprendizado destes exemplos trabalhados e os aprendam de maneira mais aprofundada [CHI et al., 1989; CHI et al., 1994].