Concepção de um ambiente de aprendizagem Logo em meio escolar : efeitos na cognição e nos conhecimentos geométricos de crianças de 9-10 anos

Guilhermina Lobato Miranda

CONCEPÇÃO DE UM AMBIENTE DE APRENDIZAGEM

LOGO EM MEIO ESCOLAR

EFEITOS NA C O G N I Ç Ã O E NOS CONHECIMENTOS G E O M É T R I C O S DE CRIANÇAS DE 9 - 1 0 ANOS

Vol. i

Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação

Universidade de Lisboa

V j o \

A

DESENHO DE UM AMBIENTE DE APRENDIZAGEM LOGO EM MEIO ESCOLAR

Efeitos na cognição e nos conhecimentos geométricos de crianças de 9 - 10 anos

por

Guilhermina Lobato Miranda

Faculdadé de Psicologia instituto ds Educação Universidade de Lisboa

BIBLIOTECA

— Licenciada em Psicologia pela Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação da Universidade do Porto em Outubro de 1980.

— Mestre em Ciências da Educação, área de Psicologia Educacional, pela Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação da Universidade de Lisboa em Abril de 1989.

Prova para obtenção do grau de Doutor em Ciências da Educação.

Submetida à Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação

da Universidade de Lisboa e m Março de 1998.

Orientada por: Professeur Docteur Patrick Mendelsohn

Facuité de Psychologie et des Sciences d'Éducation

Université de Geneve

e

Professora Doutora M.* Teresa Estrela

Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação

Universidade de Lisboa

Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação da

Universidade de Lisboa

ÍNDICE DE CONTEÚDOS

Agradecimentos Resumo

Introdução 1

Primeira Parte: o Computador, a Ciência Cognitiva e a

Educação

Capítulo 1: O Computador e a Ciência Cognitiva 21

Introdução 23 O Nascimento da Ciência Cognitiva 27

O Desenvolvimento da Ciência Cognitiva 31

A Gestação da Ciência Cognitiva 33

Os Paradigmas da Mente 35 O Paradigma Cognitivista 37 O Paradigma Conexionista 41 O Paradigma Enactivo 44 Reflexões Finais 48

Capítulo 2: Os Computadores e o Ensino 55

A s Principais Perspectivas de Utilização 66

Taxinomia Bipolar 67 Taxinomia de Mendelsohn 7 0

Taxinomia de Ferguson 77 Possibilidades e Limitações dos Programas 85

Sistemas Tutorials Inteligentes (ITS) 86

Os C D - R O M ' s 100 A Internet 105 O Hi(?çrt9Xt9 1 0 8

Segunda Parte: O Logo, a Programação Informática e os

Ambientes de Aprendizagem

Capítulo 3: O LOGO 121

O LOGO: Características e Princípios 126

A Geometria da Tartaruga 129 Os Outros Paradigmas Suscitados pelo LOGO 148

Os Membros da Família LOGO 150

Razões de Uma Escolha 151 A Investigação sobre o LOGO: Questões e Resultados 154

As Investigações sobre as Interacções Sociais 156 Diferenças de utilização Segundo o Sexo 157

Investigações sobre o Transfer 159 O LOGO e os Ambientes de Aprendizagem Estimulantes 172

Terceira Parte: Problemática e Metodologia de Investigação

Capítulo 4: Problemática e Metodologia de Investigação 187

experimentos educativos 190

Concepção de um ambiente de aprendizagem da programação Logo no 4® ano da escolaridade .

Contexto 193 Problemática 199 Plano experimental 202 População estudada 204

Hipóteses 209 Avaliação do plano experimental 213

Provas de transferência 214 Prova de conhecimentos geométricos 220

Provas de conhecimento Logo 221 Resultados do 'ensaio' das provas de transferência 225

Ensino de duas estratégias de programação 252

Capítulo 6: Ambientes de Aprendizagem nas Duas Classes dê

Controlo 264

Classe de Controlo 2 274

Quarta Parte: Análise dos Resultados

Capítulo 7: Resultados das Provas de Transferência 285

Passadas colectivamente 287 Resultados do pré-teste 292 Resultados do pós-teste 295 Resultados da análise de regressão 300

Síntese final 303 Prova de planeamento 309

Resultados da análise quantitativa 314 Resultados da análise qualitativa 322

Síntese finai 331

Capítulo 8: Resultados da Prova de Geometria 333

Síntese final 348

Capítulo 9: Resultados da Prova Logo 350

Primeira versão 352 Análise dos trabalhos das crianças 354

Classe Experimental 355 Classe de Controlo 1 359 Classe de Controlo 2 360 Síntese final 362

Conclusões 367

Referências Bibliográficas 387

Agradecimentos

O trabalho que se descreve neste texto é fruto do empenhamento e disponibilidade de muitas pessoas e instituições. Embora nenhuma possa ser responsabilizada pelo produto final, sem elas este projecto nunca chegaria a bom temio.

As primeiras pessoas a quem dirijo os meus agradecimentos sào, naturalmente, aos orientadores desta tese. À Professora Teresa Estrela, por ter aceite orientar um trabalho que é um pouco marginal aos seus interesses. Ao Professor Patrick Mendelsohn, que aceitou orientar uma investigação feita por uma pessoa que desconhecia. As muitas conversas presenciais, mails, telefonemas e faxes que trocamos ao longo destes três últimos anos, a paciência com que ouvia ou lia e prontamente respondia às minhas inquietações, muito me ajudaram a dar sentido ao trabalho que realizei. Nem sempre foi fácil, em termos emotivos e não intelectuais, aceitar o modo directo como criticava as minhas propostas, corrigia as provas e esboços de textos que lhe enviava. Por vezes pensei que não iria conseguir fazê-lo, sobretudo porque o meu ritmo de trabalho nâo correspondia às suas expectativas.

Outras pessoas a quem agradeço sào o Paulo Dimas, engenheiro infomnático, porque com a sua equipa, constituída maioritariamente de psicólogos, onde destaco o Osvaldo, a Sofia e o Paulo Xavier, foi possível instalar uma rede de computadores e fazer a fonnaçáo das professoras da escola onde se desenvolveu a experiência. Nâo só garantiu estes aspectos mas ainda a manutenção dos computadores, a introdução e tradução do software (programas informáticos) e o acompanhamento técnico da experiência. A ele e à sua equipa, devo a aprendizagem e contacto com novos programas informáticos, nomeadamente o HyperCard. Foi ainda com ele que, pela primeira vez - ainda quase ninguém em Portugal falava da Intemet, estávamos no início do ano de 1995 - entrei em contacto com a Net e os gmpos de discussão 'on-line'. Agradeço também à Ana Rosa, professora do 1® ciclo, porque aceitou o desafio de colaborar na minha investigação. A sua disponibilidade mental, o seu saber pedagógico e os seus conhecimentos de matemática em muito contribuíram para o desenvolvimento do trabalho empírico.

Uma palavra de apreço e de simpatia é ainda dirigida a todas as professoras do r ciclo e educadoras da escola onde se realizou a experiência. Sempre me receberam bem e se disponibilizaram para participar quando lhes era pedido. Não podendo citar todas, destaco as duas com quem, a par da Ana Rosa, mantive mais contactos ao longo do ano e meio que passei na escola, a Carla A. e a Maria G.

Às crianças com quem trabalhei não sei que palavras lhes dirigir. Guardo-as a todas na memória. Com elas passei momentos maravilhosos, (re)descobri que a pura curiosidade é fonte do conhecimento, vivi momentos de alegria e também de tristeza ... com elas aprendi.

Agradeço ainda ao Professor Andrew Hül, que realizou o tratamento estatístico dos dados. A sua disponibilidade e simpatia, ao receber-me na sua própria casa, a sua paciência e sabedoria ao escutar-me e a dar fomia matemática' aos dados que lhe apresentei, em muito

encontrar a utilidade e mesmo beleza nos métodos quantrtativos. O Andrew nâo se limitou a tratar dados, pensou sobre eles, comunicou-me as suas dúvidas e os percursos que ia adoptando, 'obrigou-me' a transfonnar dados, que pensava só serem operáveis com recurso a métodos qualitativos em variáveis, passíveis de um tratamento quantitativo. À Professora Manuela Hill, dirijo também uma palavra de simpatia, por lhe ter tantas vezes 'invadido' a privacidade.

Cabe agora agradecer às instituições que apoiaram a realização desta tese.

Primeiramente, aos Conselhos Directivo e Científico da Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação, sobretudo nas pessoas do Professor Ferreira Marques, do Professor Albano Estrela e da Professora Adelina Lopes da Silva, por terem criado as condições para tenninar o meu trabalho.

Agradeço ainda ao Instituto de Inovação Educacional por me ter apoiado financeiramente numa das viagens que fiz a Genebra para trabalhar com Patrick Mendelsohn, um dos meus orientadores.

Claro que nâo podia deixar de agradecer à direcção da escola onde se desenvolveu o trabalho empírico, nas pessoas do Dr. Frederico e Dr.' Marinela, por terem aceite a proposta e criado as condições para que o trabalho de investigação se realizasse. Agradeço ainda à Dr* Isabel, psicóloga da instituição, que garantiu as condições quotidianas para a sua consecução.

Resta dirigir algumas palavras aos que me são mais próximos.

Aos meus pais, Aguinaldo e Augusta porque, desde que me lembro, sempre acreditaram e em mim depositaram grandes expectativas. Apoiaram ainda economicamente as minhas viagens. Sem a sua ajuda nâo me teria sido possível visitar o MIT e conhecer investigadores e trabalhos de cuja existência só vagamente suspeitava. Também nâo poderia ter dado continuidade às minhas deslocações a Genebra.

Ao meu filho Carios César e ao Francisco Vale porque souberam pacientemente esperar que eu terminasse este trat)alho. O Carios ficou muitas vezes privado da minha companhia. Nalgumas, penso que quando já nâo aguentava mais a minha falta, 'roubava' a twlinha do rato do computador, o que me obrigava a prestar-lhe atenção. O Francisco viu também o seu quotidiano alterado. Mas o seu apoio não foi só um mero exercício de paciência. A prática editorial, e a sua sensibilidade literária foram preciosas achegas ao texto final. Sem elas, a qualidade final não seria a mesma.

DESENHO DE UM AMBIENTE DE APRENDIZAGEM LOGO EM MEIO ESCOLAR

Efeitos na cognição e nos conhecimentos geométricos de crianças de 9 - 1 0 anos

por

Guilhermina Lobato Miranda

Tese submetida à Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação da Universidade de Lisboa

para a obtenção do grau de Doutorem Ciências da Educação Abril de 1998

RESUMO

Nesta tese descrevemos um experimento de duração prolongada, um ano escolar, denominado Desenho de Um Ambiente de Aprendizagem Logo, e avaliamos os seus efeitos nas competências cognitivas e nos conhecimentos geométricos de 77 crianças de 9 - 1 0 anos, integradas em três gnjpos-classes do 4° ano da escolaridade. O corpo central desta tese é a descrição e análise do trabalho empírico que desenvolvemos ao longo desse ano escolar com as professoras e crianças das três classes referidas e em que utilizamos o computador como principal meio para desenvolver ambientes de aprendizagem. Por isso, sentimos a necessidade de redigir uma primeira parte teórica.

No primeiro capitulo analisamos a importância do computador na constituição da agenda dos actuais cientistas da cognição e descrevemos as bases da sua arquitectura e funcionamento: a lógica binária de Alan Turing e o computador digital de Von Neumann. No segundo capítulo referimos as primeiras aplicações do computador ao ensino e descrevemos as que são mais importantes na actualidade.

Na segunda parte deste trabalho, no terceiro capitulo, introduzimos o LOGO, descrevemos os seus princípios e as questões e resultados da investigação sobre esta linguagem de programação informática. Ainda neste capítulo, analisamos a concepção de aprendizagem utilizada, isto é, a aprendizagem feita por meio do ensino explícito de determinados saberes e saberes-fazer ou, como a designam os psicólogos da

de transferência, pois os conhecimentos aprendidos na escola ou numa situação especifica de aprendizagem, como o é a da programação informática, devem ser úteis e utilizáveis noutras situações mais ou menos próximas da situação inicial. A hipótese central do trabalho empírico visou precisamente determinar até que ponto as noções aprendidas no contexto da programação em Logo eram transferíveis para situações/problemas similares e analisar os factores responsáveis pela ocorrência da transferência.

A terceira parte é dedicada ao trat>alho empírico. No quarto capitulo definimos a problemática em estudo, as hipóteses, os domínios avaliados, as tarefas e provas construídas, a população estudada e o contexto escolar onde se desenvolveu a experiência. Como um dos objectivos centrais desta tese é o desenho e implementação de um ambiente de aprendizagem da programação que apoie os alunos a desenvolver competências cognitivas e metacognitivas e conhecimentos geométricos, no quinto capitulo investigamos novas condições para a aprendizagem dessas competências; descrevemos com algum pormenor o dia-a-dia deste ambiente de aprendizagem, onde as 28 crianças da Classe Experimental aprenderam noções geométricas e programação em Logo, num ambiente semi-estnjturado e construtivista, seguindo um conjunto de exercícios (previamente pensados mas continuamente redefinidos com a professora e tendo em conta a análise dos progressos e dificuldades das crianças) e elaborando projectos pessoais (recorrendo á planificação - desenho e geometrização • que eram programados no computador e corrigidos). No

sexto capitulo descrevemos o ambiente de aprendizagem das duas Classes de

Controlo que aprenderam a geometria e a programação em Logo de um modo menos sistemático e colaborativo.

Na quarta parte, capítulos sétimo, oitavo e nono, analisamos os resultados e verificamos como as crianças da Classe Experimental aprenderam a melhor transferir algumas das competências cognitivas e metacognitivas (teoricamente elicitadas pela programação em Logo mas objecto de ensino explícito na Classe Experimental) e como melhoraram na aprendizagem da geometria e do próprio Logo, quando comparadas com as crianças das Classes de Controlo.

Por último, referimos as conclusões e levantamos algumas questões que

poderão ser respondidas por futuras investigações. Por exemplo, que outros tópicos poderão ser aprendidos por crianças do ciclo da escolaridade básica, em ambientes de aprendizagem estruturados mas com um forte pendor constnjtivista e colaborativo, que ejlçitem competências cognitivas e metacognitivas e utilizem outros programas computacionais.

A i n t r o d u ç ã o d a s T e c n o l o g i a s da Informação e C o m u n i c a ç ã o (TIC) nas e s c o l a s é hoje u m f a c t o social irreversível. É certo q u e não se verificou a e s p e r a d a ( n o s a n o s 80) r e v o l u ç ã o q u e o s c o m p u t a d o r e s iriam p r o v o c a r na e d u c a ç ã o e m geral e na c o g n i ç ã o e m particular. M a s o número de alunos e de p r o f e s s o r e s q u e utilizam o c o m p u t a d o r nas actividades escolares subiu d r a s t i c a m e n t e de 1 9 8 5 a 1 9 8 9 e m todos o s países da Europa, da A m é r i c a do

N o r t e e d o J a p ã o e a partir d e então não t e m c e s s a d o d e aumentar (Becker, 1 9 8 9 ; D e Corte, 1993; M a c w o r l d . 1990; Vaicke, 1991). O m e s m o se verificou e m Portugal, e m b o r a c o m u m ligeiro atraso e m relação aos países t e c n o l o g i c a m e n t e m a i s d e s e n v o l v i d o s , c o m o se p o d e verificar pela leitura d a s e s t a t í s t i c a s p u b l i c a d a s pelo G a b i n e t e de Estudos e Planeamento do Ministério d a E d u c a ç ã o (1992).'

N e s s a d é c a d a , fazia sentido dividir as r e a c ç õ e s dos professores e m e s m o d o s i n v e s t i g a d o r e s á utilização d o c o m p u t a d o r n a s escolas e m dois g r u p o s distintos, o s e n t u s i a s t a s e os receosos. Na literatura era frequente a r e f e r ê n c i a a estas d u a s t e n d ê n c i a s na atitude dos professores. E nos artigos de o p i n i ã o e m e s m o científicos era claro q u e existiam d u a s posições diversas e por v e z e s m e s m o d i v e r g e n t e s face às potencialidades desta nova tecnologia n a m e l h o r i a da q u a l i d a d e d o processo d e ensino/aprendizagem e seus efeitos n o d e s e n v o l v i m e n t o cognitivo, social e emocional das crianças.

O s m a i s e n t u s i a s t a s atribuíam a o computador, e em particular à l i n g u a g e m d e p r o g r a m a ç ã o Logo, o p o d e r de mobilizar o desenvolvimento c o g n i t i v o e de p r o v o c a r profundas alterações no m o d o como os alunos e s t a v a m h a b i t u a d o s a a p r e n d e r (Papert, 1980).

O s r e c e o s o s r e f e r i a m que o computador poderia inibir o d e s e n v o l v i m e n t o s ò c i o - e m o c i o n a l das a i a n ç a s , m e c a n i z a r o p e n s a m e n t o e s e c u n d a r i z a r o papel d o professor. Poderia ainda, e m s u a opinião, p r o m o v e r u m a e p i d e m i a de " p e n s a m e n t o instnjmental", quer dizer, que advoga q u e o r a c i o c í n i o é mais u m m e i o do que u m fim (Dreyfus & Dreyfus. 1986; W e i z e n b a u m , 1984).

E s t a s d u a s p o s i ç õ e s acima e s q u e m a t i c a m e n t e apresentadas, b a s e a v a m - s e m a i s e m p r e s s u p o s t o s teóricos d o q u e em verificações

Hoje esta distinção náo tem o significado que entào lhe era atribuído.

No que concerne aos professores, e continuando embora a existir uns

mais entusiastas e outros majs receosos da sua utilização, as mudanças da

vida social e a progressiva familiarização das crianças com o computador na

vida extra-escolar, tomaram a sua aceitação inevitável. No entanto, assistimos

hoje. sobretudo nas escolas públicas, a uma fase de desencorajamento por

parte de muitos professores que se empenharam no Projecto Minerva . Depois

de um período de experiências piloto e grande envolvimento por parte de

alguns professores (1985-1988), assistiu-se a uma generalização do projecto a

todo o país (1988-1992). Esta envolveu muitos professores e alunos dos vários

graus da escolaridade, do pré-escolar ao secundário. No ano de 1994, quando

iniciamos a recolha de dados para a elaboração desta tese, os vários pólos do

Projecto Minerva retiravam-se da intervenção no terreno e dedicavam-se á

avaliação da experiência. Estávamos na fase final do Projecto. Era notório o

desencanto de alguns professores que investiram a sua disponibilidade e

energia neste projecto; porque acreditaram que os computadores podiam

introduzir mudanças positivas no processo de ensino-aprendizagem, numa

escola que muitos consideram pouco estimulante para alunos e professores. O

problema que actualmente se põe é como dar continuidade a esta éxperiência.

A q u e m caberá a responsabilidade de apoio técnico e financeiro para adquirir

novos computadores e programas e fazer a manutenção dos já existentes?

Quem assumirá a formação inicial e contínua dos professores neste domínio?

Numa sociedade profundamente marcada pelo avanço tecnológico, onde

quase todas as actividades implicam a utilização do computador, é impensável

não dotar as escolas com novos sistemas informáticos e preparar os docentes

para saberem utilizá-los, sabendo escolher, entre os programas que existem no

mercado, os mais pertinentes para atingir os objectivos educativos. Trata-se de

proceder a uma segunda alfabetização dos alunos mas também dos

professores, preparando-os para uma cultura informática^.

informáticos) m a s t a m b é m do ponto de vista teórico/epistemológico, teremos a i n d a d e incluir nela algumas noções básicas d e c o m p u t a ç ã o , inteligência artificial e modelos/teorias da mente humana, tida c o m o u m processador d e informação.

Utilizando as palavras de Alan Shaw (1990;. "o computador como uma

caixa negra sempre foi uma mistificação frustrante para o público em geral e não podemos compreender as suas limitações se não conseguirmos compreender as suas realizações .... Conseguir uma verdadeira transparência do funcionamento do computador é como superar uma montanha pedagógica. Como podemos introduzir as noções básicas das máquinas de Turing e da electrónica em programas que têm uma finalidade especificamente educativa? Isto ainda não foi feito de um modo satisfatório mas. $e o fosse, creio que constituiria a contribuição mais importante que os computadores já alguma vez deram à pedagogia " (p. 436).

Por outro lado, p e n s a m o s q u e a imagem da " e s c o l a tradicional", c o m o é retratada no penúltimo livro d e Seymour Papert (1993), a i n d a dominante e m Portugal, terá a longo prazo tendência a desaparecer. N a o tanto porque a maioria dos seus dirigentes f a ç a m um esforço de m o d e r n i z a ç ã o mas p o r q u e a l g u n s dos seus utilizadores (alunos e pais) exigirão e s s a m u d a n ç a , através d e p r o c e s s o s que nada terão a ver com os até aqui habituais meios d e reivindicação (manifestações, pressão social). Exemplo d e s t a nova tendência, é o q u e está a acontecer nos países tecnologicamente m a i s desenvolvidos,

•

c a s o d o s EUA e do Japão, o n d e há cada vez mais c r i a n ç a s a aprender fora da e s c o l a ou cujos pais e professores mais inovadores s e a s s o c i a m para criar alternativas à escola tradicional (Papert, 1993).

C o m a progressiva evolução tecnológica, o n d e e x i s t e m c a d a vez mais possibilidades d e conceber ambientes estimulantes d e a u t o e hetero-aprendizagem, através da m o n t a g e m de redes de i n f o r m a ç ã o e c o m u n i c a ç ã o e d e programas computacionais q u e se adaptam às c a r a c t e r í s t i c a s individuais do utilizador, a escola tradicional, baseada numa t r a n s m i s s ã o unilateral de alguns c o n h e c i m e n t o s restritos, está condenada a tomar-se o b s o l e t a para a maioria d o s alunos. A longo prazo sobreviverão as e s c o l a s q u e conseguirem a c o m p a n h a r as profundas m u d a n ç a s que se estão a o p e r a r n a vida social ou então, caso mais trágico do ponto de vista da j u s t i ç a social, a escola d e m a s s a s ficará reservada à s crianças provenientes d o s e x t r a c t o s sociais mais

desfavorecidos e as escolas p r i v a d a s a e d u c a r o s filhos d a s elites, q u e p o d e r ã o competir n u m m e r c a d o de t r a b a l h o a l a r g a d o ( e u r o p e u e m e s m o m u n d i a l ) . N ã o admira q u e actualmente, e m e s m o n o nosso país, sejam a s e s c o l a s p r i v a d a s que m a i s investem neste d o m í n i o , a p o i a n d o - s e n o saber t e c n o l ó g i c o d a s e m p r e s a s de informática, q u e i m p l e m e n t a m r e d e s d e c o m p u t a d o r e s , introduzem p r o g r a m a s e p r o c e d e m à f o r m a ç ã o técnica d o s p r o f e s s o r e s . H á ainda o s centros de f o r m a ç ã o p r i v a d o s q u e realizam c u r s o s informáticos n ã o só para adultos, c o m o era habitual, m a s t a m b é m p a r a c r i a n ç a s a partir d o s 4 anos, o q u e revela a existência d e u m m e r c a d o potencial p a r a a a p r e n d i z a g e m destas n o v a s tecnologias.

N ã o é possível a c a d a e s c o l a ter u m c o m p u t a d o r por criança a curto prazo. M a s o m e s m o não se p a s s a no a m b i e n t e familiar, o n d e m u i t a s c r i a n ç a s p o d e r ã o ter a c e s s o a um c o m p u t a d o r que, por sua vez, p o d e r á estar ligado a uma o u mais r e d e s de informação universal. É p r o v á v e l q u e a m é d i o p r a z o o c o m p u t a d o r esteja tão presente n o s a g r e g a d o s f a m i l i a r e s c o m o h o j e está o televisor, o q u e poderá produzir efeitos, ainda n ã o previstos o u s e q u e r p e n s a d o s , e m termos do sistema e d u c a t i v o tradicional.

M e s m o n u m país c o m o o nosso, t e c n o l o g i c a m e n t e d e p e n d e n t e , a a c e i t a ç ã o das TIC é inevitável, pois e m t e r m o s históricos n u n c a n e n h u m a s o c i e d a d e se o p ô s à introdução d o s a v a n ç o s t é c n i c o s p r o d u z i d o s p e l o s p a í s e s mais desenvolvidos, a não ser e m c a s o s hoje r e m a n e s c e n t e s , m o t i v a d o s por uma o p o s i ç ã o frontal de ideologias.

Isto n ã o significa a a c e i t a ç ã o passiva, c o m o s e d e u m imperativo social inquestionável se tratasse, d e s t a tendência d a s s o c i e d a d e s m o d e r n a s o u e m vias de modernização. Significa, p e l o contrário, q u e s ó u m c o n h e c i m e n t o d a s possibilidades e limitações d a s n o v a s tecnologias p o s t a s à s d i s p o s i ç ã o dos adultos e crianças, tornará possível u m juízo crítico s o b r e tal matéria.

A aceitação psicológica d a s TIC é q u e p o d e r á ser mais difícil de c o n s e g u i r no grupo de p r o f e s s o r e s r e c e o s o s d a s u a utilização porque, r e c o n h e c e n d o e m b o r a a sua importância, t ê m m e d o d e n ã o c o n s e g u i r e m a d a p t a r - s e a estes novos m e i o s d e a p r e n d i z a g e m e c o m u n i c a ç ã o , q u e o s a l u n o s facilmente dominam. E x i s t e m ainda o s p r o f e s s o r e s indiferentes, quer dizer, q u e estão a observar, n u m a atitude e x p e c t a n t e , o q u e o f u t u r o lhes

c o m p u t a d o r c o m o o s p r o f e s s o r e s entusiastas, n e m o p õ e m a r g u m e n t o s de r e s i s t ê n c i a c o m o o s r e c e o s o s . L i m i t a m - s e a estar p r e s e n t e s , a ouvir o s a r g u m e n t o s , a o b s e r v a r a s r e a c ç õ e s e a realizar a l g u m a s a c t i v i d a d e s no c o m p u t a d o r . A p e s a r d e s t a d i v e r s i d a d e d e c o m p o r t a m e n t o s f a c e á utilização d o c o m p u t a d o r , existe h o j e u m a m a i o r a c e i t a ç ã o social d o s d i f e r e n t e s g n j p o s d e p r o f e s s o r e s , pois t o d o s eles r e c o n h e c e m q u e a e s c o l a n ã o p o d e a l h e a r - s e d o s i n c e n t i v o s e x t r a - e s c o l a r e s d o s a l u n o s . A s crianças d e h o j e s ã o d e facto a g e r a ç ã o do c o m p u t a d o r (Papert. 1 9 9 3 ) e o s p r o f e s s o r e s já se a p e r c e b e r a m d i s s o .

E x e m p l o d e s t a t e n d ê n c i a foi a r e a c ç ã o das d i r e c ç õ e s das e s c o l a s e d o s p r o f e s s o r e s f a c e a o p e d i d o p a r a se realizar investigação s o b r e a a p r e n d i z a g e m c o m o c o m p u t a d o r .

N a tese d e m e s t r a d o ( M i r a n d a , 1 9 8 7 - 1 9 8 9 ) t i v e m o s d i f i c u l d a d e e m e n c o n t r a r u m a e s c o l a p a r a realizar o t r a b a l h o empírico a p e s a r de, nessavaltura. e s t a r m o s no p e r í o d o d e e x p e r i ê n c i a s piloto d o Projecto M i n e r v a .

-P a r a esta i n v e s t i g a ç ã o o p r o b l e m a n ã o residiu e m e n c o n t r a r e s c o l a s e p r o f e s s o r e s d i s p o n í v e i s m a s e m s e l e c c i o n a r o a m b i e n t e d e a p r e n d i z a g e m mais a d e q u a d o a o t r a b a l h o q u e q u e r í a m o s d e s e n v o l v e r , q u e r e m t e r m o s d e d i s p o n i b i l i d a d e d o s p r o f e s s o r e s q u e r d e recursos t é c n i c o s . Foi n a s escolas p r i v a d a s q u e e n c o n t r a m o s m a i s d i n a m i s m o e a b e r t u r a por parle d a s dire.cções e d o s professores e m e i o s t é c n i c o s mais c o m p e t i t i v o s e atraentes ( c o m p u t a d o r e s m a i s m o d e r n o s , c o m m a i s c a p a c i d a d e d e m e m ó r i a e por isso c o m m a i o r facilidade e r a p i d e z no p r o c e s s a m e n t o d a informação, c o m p r o g r a m a s mais interactivos, o n d e s e p o d e utilizar a cor, a i m a g e m , o s o m e o texto).

Os computadores, a escola e os resuKados da investigação

A s atitudes d o s p r o f e s s o r e s e d o s dirigentes e s c o l a r e s t ê m v i n d o a alterar-se, p a s s a n d o d e u m e n t u s i a s m o , por vezes, p o u c o , f u n d a m e n t a d o , o u d e u m receio-pessimista, q u e c o n s i d e r a m o s c o n s e r v a d o r , p a r a atitudes mais l y y i i ü i a g . De iguai

IIIÜÜÜ,

mwm,

m

q u e t è m a ver c o m a s p o t e n c i a l i d a d e s e o s efeitos da a p l i c a ç ã o d o computador n a e d u c a ç ã o ( D e Corte, 1992). M u i t o s d o s resultados e r a m contraditórios e n u m e r o s o s e s t u d o s foram c r i t i c a d o s p e l a s s u a s insuficiências metodológicas ( C o l l i n s , 1991; D e Corte, 1992; V a i c k e , 1991; Verschaffel, 1991.) e pela p o s i ç ã o dos p r o b l e m a s e m e s t u d o (Falbel, 1991; M e n d e l s o h n , 1991; Papert,

1 9 9 1 ; 1993; entre outros).

V á r i o s autores, d e q u a d r o s t e ó r i c o s e a b o r d a g e n s metodológicas d i f e r e n t e s , t è m v i n d o a c h a m a r a a t e n ç ã o para e s t e problema, considerando q u e o s resultados contraditórios d a s i n v e s t i g a ç õ e s realizadas se devem à e x c e s s i v a f o c a l i z a ç ã o dos i n v e s t i g a d o r e s na t e c n o l o g i a "per si" (De Corte, 1 9 9 2 ; Falbel, 1991; Papert, 1 9 9 1 ) o u a e x p e c t a t i v a s e x a g e r a d a s face aos e f e i t o s da utilização d o c o m p u t a d o r n o d e s e n v o l v i m e n t o cognitivo, nomeadamente nas competências cognitivas de alto nível (higher order skills) ( C a m p b e l l & Schwartz. 1986; M e n d e l s o h n , 1991). T e r e m o s ainda de a c r e s c e n t a r q u e m e s m o n e s t e s e n t i d o restrito, quer dizer tecnológico, nem t o d o s os c o m p u t a d o r e s e p r o g r a m a s t ê m a s m e s m a s características, a p r e s e n t a n d o cada a m b i e n t e i n f o r m á t i c o m e i o s distintos d e a p r e n d i z a g e m .

M e s m o a m b i e n t e s c o m p r o g r a m a s q u e incitam o s a l u n o s a construir m a i s d o q u e a reproduzir c o n h e c i m e n t o s ( c a s o d a s simulações, d a s bases de d a d o s , dos p r o g r a m a s m u l t i m é d i a e d a s l i n g u a g e n s de p r o g r a m a ç ã o ) têm s u b j a c e n t e u m a d e t e r m i n a d a a r q u i t e c t u r a f u n c i o n a l q u e induz o s alunos a r e p r e s e n t a r a s o l u ç ã o dos p r o b l e m a s d e m o d o distinto. Por e x e m p l o , resolver u m p r o b l e m a e m l i n g u a g e m L O G O , q u e é imperativa e d e estrutura procedural, n ã o é o m e s m o q u e resolvê-lo e m l i n g u a g e m Prolog, q u e é declarativa e de e s t r u t u r a inferèncial. O próprio m e i o , n e s t e c a s o o p r o g r a m a informático, d e t e r m i n a possibilidades d e u t i l i z a ç ã o e m a i s ainda de p e n s a r e representar o s p r o b l e m a s a s e r e m resolvidos. E c o n d i c i o n a a i n d a o s p r o c e s s o s de o s resolver, n o m e a d a m e n t e a nível da a p r e n d i z a g e m d e heurísticas e d e estratégias de r e s o l u ç ã o e d e controlo d a s m e s m a s .

M a s o sujeito-aprendiz i m p õ e t a m b é m a s u a m a n e i r a de representar ( p e n s a r ) e solucionar ( p r o c e s s o s e e s t r a t é g i a s ) p r o b l e m a s . M e n d e l s o h n (1991) c h a m a a a t e n ç ã o para este a s p e c t o d a i n t e r a c ç ã o criança-computador; ou dito

sistema inteligente artificial.

Segundo este autor, o LOGO

p o d e ser utilizado como um modelo do desenvolvimento cognitivo, não para

avaliar os seus efeitos, nomeadamente de transferência das aprendizagens,

m a s para realizar uma análise das diferentes componentes desenvolvimentais

implicadas na actividade de programação. Algumas das questões que se

colocam ao professor mas também ao psicólogo são: o que aprende uma

criança que programa o computador? Que relação tem a aprendizagem da

programação com as capacidades intelectuais que ultrapassam a simples

mestria do código do programa? O que se deve ensinar ás a i a n ç a s ? Em que

idade? Que nível de mestria dos conceitos informáticos podemos esperar que

as crianças atinjam no final de cada ciclo da escolaridade? Que relação

estabelecer entre aprendizagem da programação e conteúdos cunriculares?

E m b o r a alguns aspectos envolvidos nestas questões tenham já encontrado

resposta em investigações realizadas nos últimos anos, muitos outros=.estão

ainda por elucidar. O trabalho experimental, base empírica desta'investigação,

insere-se nesta linha de procura.

Existe ainda uma terceira componente na mediação da interacção

criança-computador/programa, a saber, o contexto social (professor e colegas),

q u e podem facilitar ou dificultar esse processo. Alguns estudos -tèm-se

debnjçado sobre esta dimensão do trabalho com o computador nas escolas.

O s trabalhos de Brigitte Denis (1991) centram-se no papel do professor como

mediador privilegiado da interacção criança — computador/LOGO. Outros

investigadores incidem a sua atenção nos métodos e processos de ensino do

L O G O . É o caso de Tamara Lemerise (1991), de Olivier de Marcellus (1991).

d e De Corte et ai (1988; 1991; 1994) e de Lehrer et al. (1988; 1990). Vários

destes autores como, por exemplo. De Corte et al. (1991). pensam mesmo que

algumas das dimensões da mediação da aprendizagem criança-computador.

q u e até há bem pouco tempo estavam dependentes do professor, podem ser

incluídas no próprio programa. Actualmente, com a rápida evolução da

informática, muitas das componentes do processo de ensino/aprendizagem,

q u e estavam a cargo do professor, são entregues ao próprio computador. É o

c a s o dos actuais Intelligent Tutoring Systems (ITS), que são tentativas de criar

a m b i e n t e s instrutivos baseados n o s conhecimentos p r o d u z i d o s nos últimos a n o s sobre o s processos de a p r e n d i z a g e m . Estes s i s t e m a s s e r v e m ainda para testar princípios teóricos da a p r e n d i z a g e m . É esta a linha actualmente seguida por m u i t o s d o s investigadores da psicologia cognitiva, q u e se interessam por esta área. M e n d e l s o h n et al. ( 1 9 9 4 ) desenvolve i n v e s t i g a ç ã o neste domínio. O u t r o s investigadores (Anderson et al., 1985; S c a r d a m a t i a et al.. 1989; Brown, 1990; Kaput, 1992; De Corte et al., 1992; De Corte. 1993; V a n L e h n & Jones, 1993; entre outros) fazem-no t a m b é m .

N o entanto, apesar d a s novas potencialidades destes sistemas informáticos f a c e aos seus a n t e c e s s o r e s CAI - Tutoriais, sobretudo na sua c a p a c i d a d e p a r a interagir c o m o aluno, diagnosticar, fornecer feedback e c o r r e c ç ã o , a c o m p o n e n t e instrutiva (direccionada) é a i n d a dominante f a c e à c o m p o n e n t e construtiva ( d e s c o b e r t a e exploração), q u e hoje se sabe ser f u n d a m e n t a l e m qualquer p r o c e s s o d e aprendizagem.

A d i m e n s ã o da a p r e n d i z a g e m e do p r o c e s s o instrutivo, foi t a m b é m por n ó s c o n s i d e r a d a na concepção e i m p l e m e n t a ç ã o d o a m b i e n t e Logo, na escola o n d e se d e s e n v o l v e u o trabalho empírico.

A c t u a l m e n t e , a maioria d o s investigadores c o n c o r d a q u e uma d a s deficiências d a aplicação dos c o m p u t a d o r e s na e d u c a ç ã o tem sido a falta d e articulação c o m o s objectivos curriculares o u e n t ã o a r e p r o d u ç ã o de práticas d e e n s i n o / a p r e n d i z a g e m tradicionais ( D e Corte, 1993; Papert, 1980; Solomon, 1986).

N o p r i m e i r o caso, incluem-se a s linguagens d e programação, sobretudo q u a n d o utilizadas no 1® ciclo d a escolaridade, pois muitos professores t ê m dificuldade e m perceber a utilidade desta a p r e n d i z a g e m para atingir o s o b j e c t i v o s e d u c a t i v o s e as hipóteses dos investigadores relacionadas c o m p r o b l e m a s q u e lhes parecem a l h e i o s á sua prática quotidiana. E de facto a lógica d a investigação neste d o m í n i o nem s e m p r e coincide c o m a lógica d o p r o c e s s o educativo; os resultados a q u e c h e g a é q u e p o d e m ajudar o s p r o f e s s o r e s a m e l h o r entender a s possibilidades d a utilização dos p r o g r a m a s e m estudo.

dhll-e x dhll-e r c í c i o s qudhll-e apardhll-ecdhll-em n u m dhll-ecrã. Estdhll-es tèm sido sobrdhll-etudo utilizados no e n s i n o d a matemática e da língua materna. Embora ainda seja esta a aplicação m a i s c o m u m dos c o m p u t a d o r e s n a educação, estes p r o g r a m a s f a z e m s o b r e t u d o apelo a actividades m e n t a i s de baixo-nível {mental lower-level

activities), o que em parte explica o fracasso da tão esperada r e v o l u ç ã o q u e os

c o m p u t a d o r e s iriam provocar n a cognição. Mesmo o processador d e texto, q u e s e g u n d o Becker (1989) é a f e r r a m e n t a computacional mais utilizada no ensino s e c u n d á r i o nos E.U.A. tem s i d o s o b r e t u d o inserida nos p r o g r a m a s e s c o l a r e s p a r a ensinar os alunos a utilizá-la e não para os apoiar a exprimir as suas ideias e a comunicá-las a t r a v é s d a escrita. Geralmente, os p r o f e s s o r e s tèm d i f i c u l d a d e em explorar as p o s s i b i l i d a d e s de cada programa informático e as e n o r m e s capacidades dos c o m p u t a d o r e s para manusear e apresentar a i n f o r m a ç ã o .

O u t r o aspecto explicativo d o relativo fracasso dos c o m p u t a d o r e s na e d u c a ç ã o , tem a ver c o m u m a c o n c e p ç ã o , que designaremos d e "naifsv^e q u e s e p r e n d e com uma estratégia d e acrescento do computador à s actividades h a b i t u a l m e n t e realizadas, p e n s a n d o - s e q u e por si-mesmo irá provocar uma a p r e n d i z a g e m qualitativamente m e l h o r . Sabe-se hoje q u e esta estratégia é p o u c o eficaz e que, apesar d a s g r a n d e s potencialidades do c o m p u t a d o r , estes n e c e s s i t a m de ser inseridos e m a m b i e n t e s de ensino/aprendizagem eficazes, q u e r dizer, ambientes instrutivos q u e elicitem nos alunos p r o c e s s o s d e a q u i s i ç ã o d e conhecimentos n e c e s s á r i o s para atingir objectivos e d u c a c i o n a i s e s t i m u l a n t e s .

Ambientes de aprendizagem informatizados

O nosso trabalho e m p í r i c o Insere-se nesta nova maneira d e encarar a i n s e r ç ã o dos computadores n a escola. Utiliza a linguagem d e p r o g r a m a ç ã o L o g o , por razões que à frente a p r e s e n t a r e m o s .

O objectivo é analisar e d e t e r m i n a r alguns dos efeitos cognitivos d a u t i l i z a ç ã o desta linguagem d e p r o g r a m a ç ã o em crianças do 4 ° a n o d a e s c o l a r i d a d e (9-10 anos d e i d a d e ) e m três ambientes instrutivos diferentes, d o i s d e l e s deixados aos critérios d o s professores e um terceiro m o d e l a d o e m a l g u n s princípios teóricos d e a p r e n d i z a g e m . Os efeitos cognitivos analisados

c o n c e r n e m skills cognitivos, geralmente atribuídos a esta linguagem de programação, n o m e a d a m e n t e dois skills metacognitivos (planear e detectar/corrigir erros) e duas heurísticas d e resolução de problemas ( d e c o m p o s i ç ã o d o problema e elaboração d e uma representação externa). Particular a t e n ç ã o é d a d a à análise e d e t e r m i n a ç ã o d o s efeitos da utilização do Logo na capacidade d e planear. Alguns autores (Blanchet, 1981; Richards, 1986) c o n s i d e r a m q u e o período etário por n ó s considerado é um período sensível do desenvolvimento cognitivo d a a i a n ç a , o n d e as estratégias de planificação d e s e m p e n h a m um papel importante na organização do c o n h e c i m e n t o declarativo e procedural sobre a a c ç ã o (do saber e do saber-fazer). E m q u e m e d i d a o Logo, uma l i n g u a g e m procedural, pode apoiar as crianças na construção destes c o n h e c i m e n t o s ? C o m o é que a variação do ambiente instrutivo tem influência no p r o c e s s o d e aprendizagem destes s a b e r e s ? Estas são as questões fulcrais q u e g u i a r a m a nossa pesquisa.

O L o g o Gráfico tem sido considerado m a i s c o m o uma linguagem c o m a qual se pode aprender do q u e uma linguagem q u e se aprende, quer dizer, visa mais a a p r e n d i z a g e m d e um processo ( m o d o s d e pensar) do q u e a a p r e n d i z a g e m d e conteúdos (o que pensar). Mas faz apelo a conhecimentos de geometria, o u seja, a representações espaciais Esta dimensão (associada ao desejo d a s professoras utilizarem este p r o g r a m a c o m o um meio de ensinar alguns conceitos geométricos) levou-nos a conjugar no processo de ensino do Logo, a p r o g r a m a ç ã o c o m os skills cognitivos antes referidos e a aprendizagem d e figuras geométricas simples e complexas. "O Logo fornece um meio para ligar

dois sistemas de representação: conttecimento das propriedades das figuras e conhecimento do estado correspondente dos operadores requeridos para constmir o padrão equivalente na peome/ria da tartamga" (Lehrer et al, 1988). Por isso, esta

investigação visa ainda analisar a influência d a utilização desta linguagem de p r o g r a m a ç ã o nos conhecimentos de geometria, nomeadamente na n o ç ã o de ângulo e de figuras geométricas planas, os polígonos regulares, que fazem parte do programa do 4° ano da escolaridade.

N ã o nos limitamos a formular a hipótese q u e a utilização de um sistema simbólico complexo, como o é a linguagem L o g o ( q u a n d o integrado no projecto

d e s e n v o l v i m e n t o natural do processo cognitivo, c o m o o f i z e m o s n a t e s e d e m e s t r a d o . Vamos desenvolver e avaliar u m ambiente d e a p r e n d i z a g e m d o L o g o q u e vise a aquisição e transferência d e alguns skills c o g n i t i v o s e metacognitivos. bem c o m o conhecimentos espaciais, que s ã o c o n s i d e r a d o s , na literatura especializada, sensíveis à utilização desta l i n g u a g e m d e p r o g r a m a ç ã o . Neste aspecto afastamo-nos da c o n c e p ç ã o estruturalista da c o g n i ç ã o tal como foi concebida por Piaget e que tínhamos a d o p t a d o n a t e s e d e mestrado, e e n q u a d r a m o - n o s na teoria da psicologia c o g n i t i v a d o

p r o c e s s a m e n t o da informação. Tivemos ainda o c u i d a d o d e inserir a a p r e n d i z a g e m num contexto significativo, quer dizer, que t e n h a a l g u m s e n t i d o p a r a a s professoras (e as a i a n ç a s ) , de m o d o a q u e estas p u d e s s e m e n c a r a r a s actividades realizadas c o m o Logo c o m o um meio d e atingir a l g u n s d o s objectivos pedagógicos por elas formulados.

C o m o referimos, as professoras que colaboraram n e s t e estudo, v i p m no L o g o u m meio capaz de apoiar os alunos a aprender algumas n o ç õ e s b á s i c a s d a geometria, isto é, do estudo do espaço (Van Hiele, 19879). S ó u m a professora, cuja classe ficou como Grupo Experimental, viu t a m b é m n e l e u m m e i o d e apoiar os alunos a explicitar alguns c o n h e c i m e n t o s , a controlar a actividade cognitiva e a desenvolver o raciocínio lógico.

A linguagem de programação Logo i p

Porquê utilizar o Logo nesta investigação e n ã o q u a l q u e r o u t r a l i n g u a g e m informática?

A escolha do Logo teve a ver com vários factores. D e s t a c a m o s três q u e f o r a m determinantes.

O primeiro é d e oportunidade. O Logo é a l i n g u a g e m i n f o r m á t i c a q u e m e l h o r conhecemos, e m lermos de utilização pessoal (para a l é m d o s utilitários, d o s jogos, dos C D - R o m s e da Internet) e d e utilização por c r i a n ç a s e professores. Realizamos a tese d e mestrado com este p r o g r a m a informático.

O segundo t e m a ver com uma c o n c e p ç ã o pessoal. C o n t i n u a m o s a p e n s a r que programar u m computador é u m b o m exercício para d e s e n v o l v e r o raciocínio "é um ginásio d e actividade rhehtal" (Mendelsohn, 1987), s e n d o pôr isso diferente de utilizar outros programas informáticos mais utilitários, c o m o o

processador de texto ou os q u e fazem a p e l o a s e q u ê n c i a s de ensino repetitivas dos conteúdos curriculares. Neste sentido, p r o g r a m a r insere-se m a i s no domínio da aprendizagem d o s instrumentos/técnicas básicas de representação do q u e no d a aprendizagem d e c o n h e c i m e n t o s t e m á t i c o s , associados à s várias disciplinas. "Aprender a programar é aprender um novo sistema de representação,

semelhante à aprendizagem dos sistemas mais convencionais dados na escola, como a aprendizagem da leitura e da escrita, as diferentes fonnas de representação gráfíca. do sistema numérico e das operações aritméticas e ainda a aprendizagem da lógica e do raciocínio" (Mendelsohn, 1991). Talvez n á o se trate d e aumentar o n ú m e r o d e

linguagens que as crianças têm q u e a p r e n d e r n a escola, mas de integrar e s t e s novos sistemas de representação nos s i s t e m a s m a i s convencionais. De resto, como refere Mendelsohn (1991). estes sistemas, q u e estão presentes e m qualquer actividade simbólica, são m a i s o u m e n o s transformados p e l o s suportes informáticos. O Logo permite o p e r a r c o m estes sistemas d e representação mais convencionais d e u m m o d o muito diferente, facultando e m simultâneo a preparação das a i a n ç a s p a r a o s conceitos básicos d a computação, que nos parecem d e t e r m i n a n t e s n u m a cultura informática.

O terceiro factor q u e levou á e s c o l h a do L o g o tem a ver c o m a impossibilidade prática de utilizar na i n v e s t i g a ç ã o u m a linguagem multimédia com u m a componente d e programação por objectos como, por exemplo, o HyperCard para Macintoch, porque a f o m o s a p r e n d e n d o ao mesmo t e m p o q u e as professoras e crianças. Embora nos p a r e ç a u m programa mais atractivo e fácil de aprender, não n o s sentimos c a p a z e s d e formular questões d e

investigação pertinentes, a o m e s m o t e m p o q u e e s t á v a m o s a conhecè-lo.

Contexto, objectivos e metodologia de investigação

Iniciamos a investigação e m J a n e i r o d e 1994. Para a sua realização escolhemos três classes d o 4° ano da e s c o l a r i d a d e (crianças dos nove a o s d e z anos) d e u m colégio particular situado na G r a n d e Lisboa.

A selecção deste colégio foi feita c o m b a s e e m observações formais e infomiais d e professores e crianças q u e d e s e n v o l v i a m actividades c o m o computador, neste e em mais dois colégios particulares, também situados n a

e m c o n t a o a m b i e n t e de a p r e n d i z a g e m m a i s propicio a o d e s e n v o l v i m e n t o d a i n v e s t i g a ç ã o ( e por i s s o e n t e n d e m o s m e l h o r e s c o n d i ç õ e s materiais, q u e r dizer, c o m p u t a d o r e s e p r o g r a m a s m a i s actualizados, maior d i s p o n i b i l i d a d e d a d i r e c ç ã o e s o b r e t u d o d o s professores para c o l a b o r a r e m n o d e s e n v o l v i m e n t o d e u m t r a b a l h o d e i n v e s t i g a ç ã o que, c o m o t o d o s s a b e m o s , é exigente, m o r o s o e i m p l i c a u m a g r a n d e disponibilidade psicológica). S e c o n s i d e r a r m o s ainda q u e esta i n v e s t i g a ç ã o se p r o l o n g o u d u r a n t e u m a n o lectivo, e v i s o u n ã o só d e s c r e v e r e analisar o q u e se p a s s a v a , m a s m o d e l a r u m a m b i e n t e d e a p r e n d i z a g e m , o q u e implica u m a i n t e r v e n ç ã o directa e c o n t r o l a d a s o b r e o m e s m o , p o d e m o s d e s d e já i m a g i n a r q u e n e m t o d o s a s e s c o l a s e p r o f e s s o r e s e s t ã o disponíveis p a r a realizar tal percurso.

P o d e r e m o s i n t e r r o g a r - n o s sobre a cientificidade d e u m tal projecto. O i n v e s t i g a d o r p r e c i s a s e m p r e d e justificar e f u n d a m e n t a r , q u a n d o a p r e s e n t a p u b l i c a m e n t e o s r e s u l t a d o s d a sua actividade cientifica, a o r i e n t a ç ã o e p e r c u r s o m e t o d o l ó g i c o a d o p t a d o . E é s e m p r e "tentado" a e s t a b e l e c e r d i c o t o m i a s , q u e t è m a s suas r a í z e s históricas e m d u a s t r a d i ç õ e s q u e s e d e s e n v o l v e r a m i s o l a d a m e n t e , e m b o r a e m c e r t o s m o m e n t o s s e j a m i n t e r d e p e n d e n t e s . S m i t h (1993) d e s i g n a - a s por o r i e n t a ç ã o científica c o n t e m p l a t i v a o u c i ê n c i a natural e de o r i e n t a ç ã o t e c n o l ó g i c a o u c i ê n c i a n ã o -natural. E s t a d i c o t o m i a , e m b o r a c o m a l g u m a s ligações à já c o n h e c i d a e q u e c o n t r a p õ e m é t o d o s e x p e r i m e n t a i s , q u e e s t u d a m o s f e n ó m e n o s p r o v o c a d o s e m é t o d o s d e o b s e r v a ç ã o , q u e e s t u d a m os f e n ó m e n o s naturais, é m a i s a m p l a e p o d e r e c o b r i r a m b o s o s p r o c e d i m e n t o s m e t o d o l ó g i c o s . É u m a d i s t i n ç ã o a o n í v e l d e o r i e n t a ç ã o , q u e inclui n ã o a p e n a s o s m é t o d o s e t é c n i c a s e s p e c í f i c a s p r i v i l e g i a d a s p e l o investigador, m a s e n g l o b a ainda c r e n ç a s e j u í z o s éticos. U m a a n á l i s e m a i s a p r o f u n d a d a d e s t a q u e s t ã o será feita n u m d o s c a p í t u l o s d e s t a t e s e — o d a m e t o d o l o g i a . C o n v é m , n o entanto, d e s d e já a v a n ç a r a n o s s a p o s i ç ã o . A s c i ê n c i a s d a c o g n i ç ã o e mais p a r t i c u l a r m e n t e a p s i c o l o g i a cognitiva d o s ú l t i m o s 4 0 a n o s d e s e n v o l v e u - s e no â m b i t o d o p a r a d i g m a d a m o d e l a ç ã o e e s t u d o d o c o n h e c i m e n t o especializado. O trabalho pioneiro d e Newell & S i m o n r e a l i z a d o n o s f i n a i s d a d é c a d a d e 50 e o projecto d a Inteligência Artificial (IA) q u e a partir d e s s a d a t a se tem v i n d o a d e s e n v o l v e r s ã o d i s s o o e x e m p l o m a i s a c a b a d o . N ã o s e trata de descrever a s leis e princípios q u e e x p l i c a m a c o m p l e x i d a d e d o c o m p o r t a m e n t o h u m a n o e m diferentes situações, s o b r e t u d o

n a resolução de problemas, o u de d e t e r m i n a r o s m e c a n i s m o s responsáveis por d e t e r m i n a d a s f u n ç õ e s mentais, m a s d e m o d e l a r artificialmente essas actividades e funções. E s t a m o s mais d o q u e n u n c a n o domínio dos fenómenos artificiais^. E se no c a m p o d a psicologia c o g n i t i v a f u n d a m e n t a l isto é evidente, o m e s m o se passa no c a m p o da p s i c o l o g i a cognitiva aplicada, mais p r e o c u p a d a c o m as q u e s t õ e s da a p r e n d i z a g e m e d a intervenção. A tecnologia educativa, inicialmente d e orientação c o m p o r t a m e n t a l (Skinner, 1956), tem vindo, sobretudo a partir d o s anos 60. a ter u m c a r i z cognitivo. Nestes casos, c o m o refere Herbert S i m o n (1981), "a ciência está mais prBocupada não com o

necessário mas com o contigente, não de como as coisas são mas de como podem ser".

Trata-se não d e descrever e interpretar c o m o as coisas são mas de explicar, c o m u m a f u n d a m e n t a ç ã o e m p í r i c a e teórica, c o m modelos, o que os

sistemas são e d e c o m o noutras c i r c u n s t â n c i a s p o d e r i a m ser muito diferentes. U m a teoria cognitiva d a a p r e n d i z a g e m b a s e a d a n a instrução, insere-se muito mais nesta linha projectiva e prescritiva d o q u e descritiva. Pensamos que mais d e 5 0 anos de estudo s o b r e a a p r e n d i z a g e m e o desenvolvimento da criança permitiram constituir u m a b a s e teórica s u f i c i e n t e m e n t e importante para que a g o r a nos p r e o c u p e m o s c o m as q u e s t õ e s d e t e r r e n o , q u e r dizer, as condições d e implementação d e s s e c o n h e c i m e n t o ( q u e r n a prática educativa, modelação d e ambientes d e a p r e n d i z a g e m eficazes, q u e r e m máquinas, modelação da aprendizagem e m m á q u i n a s "machine learning). E implementar não significa traduzir de uma forma linear a teoria p a r a a prática. T o d o o bom tradutor sabe q u e traduzir é reconstnjir, pois só a s s i m p o d e a c o l h e r o texto original nessa nova estnjtura linguística. P o d e m o s a i n d a e s t a b e l e c e r uma outra analogia. A engenharia, a arquitectura, a IA, a e c o n o m i a , s ã o c i ê n c i a s da modelação e não d a descrição. Tratam d o contigente e n ã o d o necessário. Têm alicerces nas ciências básicas mas p r o d u z e m u m tipo d e c o n h e c i m e n t o que não é redutível a e s s a s mesmas ciências.

A metodologia a d o p t a d a para e s t u d a r a i n o v a ç ã o educativa construída c o m as professoras e c r i a n ç a s é d e raiz e x p e r i m e n t a l , pois trata-se de estudar u m f e n ó m e n o p r o v o c a d o e não u m f e n ó m e n o n a t u r a l e levanta hipóteses precisas sobre as c o n d u t a s e c o n h e c i m e n t o s e m q u e a programação teria

i n o v a ç ã o , m a s d e d e s e n h a r , implementar e avaliar e s s a i n o v a ç ã o em estreita c o l a b o r a ç ã o c o m a s professoras e crianças e m c o n t e x t o s educativos e de sala d e a u l a "reais".

Organização do texto

C o n c l u í m o s esta introdução a p r e s e n t a n d o a e s t r u t u r a d o trabalho, q u e t e v e c o m o p r e o c u p a ç ã o integrar a i n v e s t i g a ç ã o e m p í r i c a realizada n u m a a b o r d a g e m d a s q u e s t õ e s relacionadas c o m o s c o m p u t a d o r e s , a ciência c o g n i t i v a e a e d u c a ç ã o . Particular a t e n ç ã o é d a d a a o s efeitos da introdução d o s c o m p u t a d o r e s na melhoria d o p r o c e s s o d e e n s i n o / a p r e n d i z a g e m e n a a c t i v i d a d e c o g n i t i v a d o s alunos.

N a p r i m e i r a parte, p r e d o m i n a n t e m e n t e teórica, a n a l i s a m o s (no primeiro

capítulo), a i m p o r t â n c i a d o c o m p u t a d o r na c o n s t i t u i ç ã o d a ' a g e n d a ' dos a c t u a i s

c i e n t i s t a s d a c o g n i ç ã o e d e s c r e v e m o s a s b a s e s d a sua arquiteçjura e f u n c i o n a m e n t o : a lógica binária de Alain T u r i n g e o c o m p u t a d o t - d i g i t a l de V o n

N e u m a n n ; r e f e r i m o s ainda os actuais n e u r o c o m p u t a d o r e s q u e processam a i n f o r m a ç ã o n ã o serialmente, c o m o o s c o m p u t a d o r e s digitais, m a s p a r a l e l a m e n t e {massively parallef). A i n d a n e s t e capítulo, d e s a e v e m o s b r e v e m e n t e o s t r ê s grandes debates s o b r e a r e l a ç ã o mente^-corpo, c o m a t e n d e n c i a l p a s s a g e m d o s m o d e l o s c o m p u t a c i o n a i s d a m e n t e (o cogniíivismo c l á s s i c o o u d e p r o c e s s a m e n t o simbólico e serial), p a r a o s m o d e l o s neuronais ( o c o n e x i o n i s m o o u d e p r o c e s s a m e n t o s u b s i m b ó l i c o e m a s s i v a m e n t e paralelo) e m a i s r e c e n t e m e n t e para os m o d e l o s d e a c ç ã o ( o s p a r a d i g m a s 'enactivo' e d e ' s e l e c ç ã o d a a c ç ã o ' , q u e n ã o tèm c o m o c o n d i ç ã o n e c e s s á r i a o conceito d e r e p r e s e n t a ç ã o , c o m o o s dois anteriores, e v è m a m e n t e mais c o m o u m m e c a n i s m o c o n t í n u o d o q u e discreto). N o segundo capitulo fazemos u m e s b o ç o histórico d a s aplicações dos c o m p u t a d o r e s n o e n s i n o , descrevendo e m p a r t i c u l a r a p a s s a g e m de p r o g r a m a s d e estrutura f e c h a d a , q u e controlam o p e r c u r s o d e a p r e n d i z a g e m , para outros mais interactivos e abertos, e m q u e o a l u n o p o d e construir os seus próprios projectos. V e r e m o s t a m b é m c o m o a e s t e s dois tipos d e utilização do c o m p u t a d o r n o e n s i n o , estão subjacentes d i f o r e n t o o oonoopQõoo do proooooo do o p r o n d i n o g o m , o bohovioricto o o cognitivista. P a s s a r e m o s a i n d a e m revista o m o d o c o m o o desenvolvimento e

OS resultados das investigações na psicologia cognitiva e na inteligência artificial e o próprio avanço tecnológico condicionaram esta evolução. Ainda n e s t e capitulo referiremos a s principais aplicações dos c o m p u t a d o r e s ao ensino e descreveremos a s q u e são mais importantes na actualidade, n o m e a d a m e n t e a s novas l i n g u a g e n s d e programação por objectos, os programas multimédia e as r e d e s d e informação e comunicação.

Prosseguindo numa m a i o r aproximação ao n o s s o trabalho de investigação, a s e c u n d a parte, terceiro capitulo, incide sobre a utilização das linguagens de programação n o s primeiros ciclos da escolaridade, d e s a e v e n d o e caracterizando a linguagem Logo, e m particular a versão utilizada neste estudo. Esta parte, contém a i n d a u m a análise dos resultados da investigação s o b r e o Logo e em particular sobre os efeitos da sua utilização no desenvolvimento cognitivo d o s alunos. Termina com a descrição d a concepção d e aprendizagem utilizada p a r a modelar o ambiente Inslnjtivo na Classe Experimental. É neste contexto q u e introduzimos a noção d e transferência, pois os conhecimentos aprendidos n a escola ou numa situação específica d e aprendizagem, c o m o o é a d a programação informática, d e v e m ser úteis e utilizáveis noutras situações mais o u menos próximas d a situação inicial. A hipótese central d o trabalho e m p í r i c o visou precisamente determinar até q u e p o n t o as noções aprendidas no contexto da programação e m Logo eram transferíveis para situações/tarefas similares e analisar o s factores responsáveis pela ocorrência d e s s a transferência.

A terceira parte é. naturalmente, dedicada ao trabalho empírico.

No quarto capítulo definimos a problemática em estudo, as hipóteses, o s domínios avaliados, as tarefas e provas construídas, a população estudada e o contexto escolar o n d e se d e s e n v o l v e u a experiência. Como u m d o s objectivos centrais desta t e s e é o d e s e n h o e implementação de um ambiente d e aprendizagem da p r o g r a m a ç ã o q u e apoie os alunos no desenvolvimento d e competências cognitivas e metacognitivas e de conhecimentos geométricos, investigamos, no quinto capítulo, a s novas condições para a aquisição destas competências. Descrevemos o dia-a-dia deste ambiente d e aprendizagem, e m q u e as 28 crianças da Classe Experimental aprenderam noções geométricas e programação em Logo. n u m a m b i e n t e semi-estruturado e colaborativo. N o

a p r e n d e r a m a g e o m e t r i a e a p r o g r a m a ç ã o d e u m m o d o m e n o s s i s t e m á t i c o e c o o p e r a t i v o .

N a Q u a r t a p a r t e , capítulos sétimo, oitavo e nono, a n a l i s a m o s o s r e s u l t a d o s e v e r i f i c a m o s c o m o a s c r i a n ç a s d a C l a s s e E x p e r i m e n t a l a p r e n d e r a m a m e l h o r t r a n s f e n r a l g u m a s d a s c o m p e t ê n c i a s c o g n i t i v a s e m e t a c o g n i t i v a s e c o m o p r o g r e d i r a m n a a p r e n d i z a g e m d a g e o m e t r i a e d o p r ó p r i o L o g o . q u a n d o c o m p a r a d a s c o m a s c r i a n ç a s d a s d u a s C l a s s e s d e C o n t r o l o . N a p a r t e f i n a l e x p l i c i t a m o s a s q u e s t õ e s s u g e r i d a s p e l o t r a b a l h o d e i n v e s t i g a ç ã o e f o r m u l a m o s a s c o n c l u s õ e s . N o t a s

' Actualmente este organismo tem a designação de Departamento de Programação e Gestão Financeira

(depgeO-- Projecto Minerva (depgeO-- Meios informáticos no Ensino: Racionalização. Valorização, Actualização.

^ Foram lançados no início do ano de 1997 dois projectos de (re)introdução da infomiática nas escolas básicas e secundárias portuguesas. Um. designado de uArte, promovido pela Ministério da Ciência e Tecnologia, visa equipar as escolas com. pelo menos, um computador multimédia, com acesso às redes nacionais e internacionais de informação/comunicação. O outro, chama-se Projecto Nónio séc. XXI. da responsabilidade do Ministério da Educação, tem por principal ot^ectivo dar continuidade ao Projecto Minerva.

^ Uma análise das competências que se desenvolvem com o Logo foi feita por Mendelsohn (1991), no artigo intitulado: 'Logo: qu'esí-ce qui se developpe?'.

Uma descrição minuciosa dos três tipos de representação do conhecimento mais comunmente usadas peio ser humano foi feita por J. Anderson (1983) no capitulo 2 do livro 'JHe Arct)itecture

of Cognition", denominado precisamente: 'Knowiedge Representation''. Actualmente

considera-se que as repreconsidera-sentações motoras, não incluidas nos três tipos mencionados por Anderson, são uma das fornias fundamentais de conhecimento dos seres humanos. Alguns autores, pertencentes ao 'enactive paradigm" (Varela et al., 1991) chegam mesmo a questionar se é necessário falar do conceito de representação para descrever este tipo de conhecimento (Agre & Chapman, 1987; Brooks, 1990; Freeman & Skarda 1990; citados por Franklin, 1997).

^ No sentido que lhes é atribuído por Hertjert Simon (1969, 1981) no livro 'As Ciências do

PRIMEIRA PARTE

O COMPUTADOR, A CIÊNCIA

COGNITIVA E A EDUCAÇÃO

1

o computador e a ciência cognitiva

Neste capítulo vamos analisar a importância do computador na constituição da ciência cognitiva.

Para e n t e n d e m o s a actual "agenda" dos cientistas da cognição e o papel do computador na análise dos "mecanismos da mente" (Franklin, 1995), teremos que referir o seu carácter muítidisdplinar.

A partir dessa verificação, indicamos o modo como os filósofos da mente, os psicólogos cognitivistas, os cientistas da computação e os neurocientistas tentam investigar e explicar a natureza do espirito.

Particular atenção irá ser dada às décadas de 40 e 50, onde se geraram as principais ideias e se incrementaram as técnicas que permitiram fundar a ciência cognitiva, que se começou a desenvolver a partir dos anos 60, e a que alguns autores chamam 'revolução cognitiva". Uma dessas ideias foi a de considerar a mente como um "engenho' que representa e processa informação.

Referiremos ainda os três paradigmas científicos que actualmente tentam explicar a relação ente o suporte material do pensamento e o pensamento ele-próprio ou, como referem os filósofos, a relação "mente-corpo* ou "mente-cérebro": o

paradigma cognitivista, que utiliza uma metáfora computacional da mente (a mente como um processador simbólico de informação); o paradigma conexionista que utiliza uma metáfora cerebral (a mente como um construtor conexionista de informação à semelhança do sistema neural); e, mais actualmente, o paradigma da acção emergente que vé a mente como um agente activo, pertença de um corpo — 'embodied' — inserido num ambiente — 'embeded'. Estes três paradigmas coexistem na actualidade com evidências empíricas que os suportam. Talvez, como referem Block (1991), Johnson-Laird (1994) e Clark (1997), estes diferentes paradigmas nos remetam para diferentes domínios da actividade cognitiva e para diferentes níveis de descrição e explicação dos processos mentais, que não são incompatíveis mas complementares.

Introdução

"A maioria dos fenómenos que são centrais aos seres humanos - os mistérios da vida e da evolução, da percepção, emoção e pensamento ~ são primordialmente fenómenos de processamento de informação; e se queremos alguma vez compreênde-los completamente, o nosso pensamento sobre eles deve incluir esta perspectiva".

David Marr, 1982.

Ao procurar a s o r i g e n s d a actual ciência cognitiva e mais particularmente d a psicologia cognitiva, q u e visa estudar o m o d o c o m o o c o n h e c i m e n t o está o r g a n i z a d o na m e n t e e os m e c a n i s m o s / p r o c e s s o s que nos permitem pensar, tivemos d e recuar até a o s a n o s quarenta.

No livro "The Mind's New Science" (1985). H o w a r d Gardner considera q u e h a vários acontecimentos cruciais na f u n d a ç ã o d a ciência cognitiva, uns referindo-se às c r e n ç a s centrais d o s investigadores, outros a aspectos técnicos e metodológicos.

O c o m p u t a d o r e a s representações m e n t a i s são as suas crenças f u n d a d o r a s . O c o m p u t a d o r surge como o m o d e l o m a i s viável para simular o u m e s m o replicar o m o d o c o m o a mente h u m a n a f u n c i o n a (embora, c o m o veremos, de u m m o d o reducionista^ e controverso).

A s r e p r e s e n t a ç õ e s mentais^ são, por s u a vez, um conceito indispensável q u a n d o se fala e m actividades cognitivas. N o q u e se refere a este aspecto, o nível de a n á l i s e levado a c a b o por muitos d o s cientistas da cognição, sobretudo o s psicólogos cognilivistas e os cientistas d a computação, situa-se entre o biológico/neurológico e o social/cultural, e s p a ç o a u t ó n o m o q u e não se c o n f u n d e c o m o s outros. Claro q u e n e n h u m cientista d a c o g n i ç ã o n e g a a importância d a s f u n d a ç õ e s biológicas (neurológicas) do p e n s a m e n t o humano, ou para usar u m a metáfora computacional d o "hardware" cognitivo; t ã o pouco n e g a a Influência d o meio e d a socialização n o funcionamento cognitivo. N o entanto, o objecto d e e s t u d o d e muitos d e s s e s cientistas situa-se noutro nível d e análisé, q u é é õ dá óifgáhizáçâõ

o u arquitectura d a c o g n i ç ã o e d o s processos q u e aí o c o r r e m . É a c o n c e p ç ã o f u n c i o n a l i s l a da m e n t e (ver B o d e n , 1 9 9 1 ; Block, 1991, e n t r e outros)^.

Esta c o n c e p ç ã o a r t i c u l a - s e j á c o m a segunda o r d e m d e f a c t o r e s f o r m u l a d o s p o r G a r d n e r , q u e s à o d e n a t u r e z a m e t o d o l ó g i c a , pois restringir o o b j e c t o d e e s t u d o à s r e p r e s e n t a ç õ e s mentais, s e c u n d a r i z a n d o os a s p e c t o s n e u r o l ó g i c o s e culturais, implica n e c e s s a r i a m e n t e a u t i l i z a ç ã o d e certos p r o c e d i m e n t o s e t é c n i c a s d e r e c o l h a e análise de dados, a a n á l i s e f u n c i o n a l (Block, 1991).

Contudo, o ( r e ) s u r g i m e n l o d e d o i s novos p a r a d i g m a s , o c o n e x i o n i s t a n o s a n o s 8 0 e o da a c ç ã o e m e r g e n t e n o s anos 90, l e v o u a q u e a l g u m a s crenças, c o n c e i t o s e p r o c e d i m e n t o s m e t o d o l ó g i c a s dos i n v e s t i g a d o r e s s e t e n h a m v i n d o a alterar. Desta m u d a n ç a f a l a r e m o s posteriormente.

O u t r o a s p e c t o m e t o d o l ó g i c o refere-se ao t r a b a l h o multidisciplinar, q u e é l e v a d o a c a b o pela maioria d a s e q u i p a s q u e se d e d i c a m a o e s t u d o d a c o g n i ç ã o , o n d e a s principais disciplinas s ã o a p s i c o l o g i a (cognitiva), a filosofia (da mente), a inteligência artificial, a linguística, a antropologia e a(s) n e u r o c i ê n c i a ( s ) . S e g u n d o G a r d n e r (ibidem) a r e l a ç ã o e n t r e a s v á r i a s disciplinas q u e s e d e d i c a m a o e s t u d o d a c o g n i ç ã o p o d e ser e s q u e m a t i z a d a d o s e g u i n t e modo: Filosofia Psicologia Inteligência Artificial Linguística Antropologia Neurociêncías

Figura 1 - 1 : R e l a ç õ e s e n t r e a s várias ciências cognitivas

Unhas = laços interdtsciprmares fortes Tracejado s Laços interdisciplinares fracos