Testes com o “Photonics Explorer”

Observações feitas pelos autores em um teste piloto com 6 turmas da Alemanha e 5 turmas da Bélgica, mostraram que as diversas possibilidades de realização de experimentos a partir do “Photonics Explorer” apoiado pela metodologia IBL, teve impacto positivo10 _{entre professores e}

estudantes, (Cords, Fischer, Euler, & Prasad, 2012). A figura 2-25 mostra uma das atividades realizadas no teste piloto realizado:

Figura 2-25. Imagem do teste piloto realizado, onde os próprios estudantes realizam experimentos “hands-on” com o "Photonics Explorer", (Cords, Fischer, Euler, & Prasad, 2012).

O primeiro estudo feito pelas equipes de desenvolvimento sobre o impacto do “Photonics Explorer” ocorreu entre setembro e dezembro de 2011, onde 50 protótipos do “kit” foram utilizados por 1500 estudantes de 7 países da União Europeia: Bélgica, Bulgária, França, Alemanha, Polônia, Espanha e Reino Unido, sendo que a implementação de cada módulo foi observada em pelo menos 2 turmas de cada país, (Prasad & Debaes, 2013), (Prasad A. , Debaes,

Fischer, & Thienpont, 2013), (CORDIS, 2010). O IPN (Leibniz Institute for Science and Mathematics Education) sediado em Kiel na Alemanha, foi o responsável pelo acompanhamento dos professores e estudantes e posteriores apresentações dos resultados obtidos11, (IPN , 2017).

Os resultados quantitativos e qualitativos foram obtidos para 427 estudantes de 25 turmas dos 7 países. Os resultados quantitativos foram obtidos através de questionários enquanto os resultados qualitativos foram obtidos através de entrevistas com os professores e estudantes, onde o “design” utilizado foi “pre-post-follow-up design”. O pré-teste foi aplicado antes do começo dos trabalhos com o “Photonics Explorer”, o pós-teste após o final do último módulo e o teste de acompanhamento (follow-up teste) passados 3 ou 4 meses, (Debaes, et al., 2013).

Os resultados qualitativos mostraram que os experimentos do “Photonics Explorer” foram bem recebidos pelos professores e estudantes para os objetivos de aprendizagem estabelecidos. Além disso, também houve a compreensão satisfatória do material de apoio disponível no “kit”. Quanto a este, a maioria dos professores concordou, se necessário, com a possibilidade de fazer pequenas mudanças direcionadas aos estudantes. Segundo os autores do estudo, mesmo aqueles professores com apenas 1 hora de aula por semana conseguiram realizar os experimentos de forma satisfatória, (Debaes, et al., 2013).

Neste estudo, os estudantes mostraram-se muito mais entusiasmados com as experiências “hands-on”, principalmente quando se tratava do uso de equipamentos mais modernos como os “lasers”. Os professores também relataram estarem impressionados pelo aumento da compreensão conceitual da ótica por parte dos estudantes, (Debaes, et al., 2013).

As observações e os dados quantitativos mostraram que o “Photonics Explorer” mesmo quando implementado com a metodologia de IBL a um nível moderado, propiciava a autonomia dos estudantes e o aumento do interesse pela Física, principalmente entre as meninas e todos aqueles com desempenho de avaliação considerado médios, (Debaes, et al., 2013), (Prasad A. , et al., 2012), (Prasad & Debaes, 2013).

Além disso, para os autores, o “Photonics Explorer” mostrou-se uma boa ferramenta não somente para ensinar tópicos de ótica, mas também para encorajar os professores a ensinarem utilizando a metodologia “Inquiry-Based Learning” (IBL), (Debaes, et al., 2013).

Porém, também é observado que para os trabalhos com ferramentas deste gênero (baseadas em IBL) poderem ser implementados com resultados significativos, os currículos, materiais, e procedimentos instrucionais devem ser centrados no estudante, (Cords, Fischer, Euler, & Prasad, 2012).

O estudo com os 1500 estudantes dos 7 países da União Europeia permitiu concluir que o “Inquiry-Based Learning” no ensino da Física era pouco utilizado quando comparado a métodos centrados no professor, (Debaes, et al., 2013):

Figura 2-26. “Inquiry-Based Learning” comparado aos métodos centrados no professor nos países onde o "Photonics

Explorer" foi inicialmente testado, (Debaes, et al., 2013).

Assim, os resultados deste primeiro estudo sobre o impacto do “Photonics Explorer” são resumidos na tabela a seguir:

Tabela 2-6. Resumo dos resultados do primeiro estudo sobre o impacto do “Photonics Explorer” no interesse dos estudantes pela Física (ótica), (Debaes, et al., 2013).

Qualitativos

 O “Photonics Explorer” foi aceito com entusiasmo por professores e estudantes.

 Os textos de apoio presentes no “kit” foram facilmente compreendidos por professores e estudantes.

 Os professores concordaram que caso fosse necessário, fariam mudanças mínimas nos textos destinados aos estudantes.

 Professores com pelo menos 1 hora de aula por semana conseguiram implementar os experimentos do “kit”.

 Os estudantes gostaram de trabalhar em pequenos grupos onde realizavam eles próprios os processos experimentais do “kit”.

 A maioria dos professores observou que após trabalhar com o “kit” os estudantes melhoraram o seu entendimento teórico sobre tópicos da ótica.

Quantitativos

 A implementação do “Photonics Explorer” mostrou bons resultados a curto prazo em relação a autonomia e aumento do interesse dos estudantes.  A proporção de “Inquiry-Based

Learning”, utilizada nas experiências do “kit” aplicadas em sala de aula, foi proporcional ao aumento da autonomia e do interesse por parte dos estudantes, assim como, na melhoria das preconcepções sobre a Física.

 O interesse inicial dos estudantes pela Física e pelo “Photonics Explorer”, estava diretamente relacionado com a quantidade de instrução que receberam utilizando técnicas de “Inquiry-Based Learning”.

 Em todos os grupos de estudantes o interesse pela Física aumentou, porém, de forma mais significativa nos grupos que anteriormente só haviam recebido baixa ou média instrução baseada em técnicas de “Inquiry-Based Learning”,

sendo maior nos grupos com instrução em IBL considerada média.

 Antes da utilização do “kit”, a separação por gênero não mostrou diferenças em relação ao interesse pela Física.

 Após a utilização do “Photonics Explorer”, os estudantes de sexo masculino aumentaram o interesse pelas aulas de Física, enquanto do sexo feminino aumentaram a autonomia.

Quanto a conclusão do estudo, Prasad et al. destacam:

“The field tests show extremely positive results with teachers and students alike favoring the content and the material. First results of the scientific evaluation of impact also shows that working with the kit indeed increases the self-efficacy of students and in particular, it has positive impact in those classrooms with minimal to moderate Inquiry Based Learning techniques. Thus, the Photonics Explorer aims to improve the image of science among young people, encourage them to pursue scientific and technological careers to raise the next generation of skilled workforce”. (Prasad A. , et al., 2012, p. 7).

Em tradução livre:

“Os testes de campo mostraram resultados extremamente positivos com professores e estudantes sendo favoráveis ao conteúdo e ao material. Os primeiros resultados da avaliação científica do impacto também mostraram que o trabalho com o “kit” efetivamente aumenta a autoeficácia dos estudantes e em particular, tem impacto positivo nas salas de aula com técnicas de ensino por “Inquiry” de mínimo a moderado. Isto é, o “Photonics Explorer” visa melhorar a imagem da ciência entre os jovens, incentivá-los a seguir carreiras científicas e tecnológicas para aumentar a próxima geração de mão-de-obra qualificada”.

Para Fischer:

“…these hands-on experiments are more than just haptic exercises. Worksheets guide the students step by step from the motivation to the inquiry, the observation, the measurement and the critical interpretation of the results. The teacher can thus concentrate on giving individual support to the groups instead of explaining each step at the blackboard. To show the students how the observed physical effect relates to their personal life, the experiments are set into an interesting context”, (Fischer, 2011, p. 6).

Em tradução livre:

“…estes experimentos “hands-on” são mais que do que somente exercícios hápticos. As fichas de trabalho orientam os estudantes passo-a-passo através da motivação pelo questionamento, observação, medidas e interpretação dos resultados. O professor, pode, portanto, concentrar-se em dar apoio individual aos grupos em vez de explicar cada passo na lousa. Para mostrar aos estudantes como o efeito físico se relaciona com suas próprias vidas, as experiências são feitas dentro de um contexto interessante”.

Ainda segundo o autor, o “Photonics Explorer” não é uma ferramenta que milagrosamente promete resolver todos os problemas do ensino de ótica no nível Básico e Secundário, mas já é um bom começo para ajudar os professores a obterem melhoras significativas, (Fischer, 2011).

3 Metodologia