Abordagens Pedagógicas em
Educação em Computação
UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana PGCA – Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada LESS – Laboratório de Engenharia de Software e Sistemas
Roberto A. Bittencourt Professor Adjunto
Abordagens de Introdução à Programação
[Vihavainen et al. 2014]
Abordagens de Introdução à Programação
[Vihavainen et al. 2014]
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As abordagens melhoram a taxa de aprovação
em média em um terço
Não há diferenças estatisticamente
significativas entre a eficácia das abordagens
Mesmo as piores colocadas no ranking ainda
trouxeram benefícios quando comparadas
com as abordagens de ensino anteriores
Aprendizagem Ativa [Prince 2004]
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Abordagens que engajam o estudante no processo de
aprendizagem
Atividades de aprendizagem significativas Introduzidas explicitamente na sala de aula Estudantes refletem sobre o que estão fazendo
Exemplos de abordagens de aprendizagem ativa
Aprendizagem colaborativa
Aprendizagem baseada em problemas Aprendizagem por projetos
Aprendizagem por investigação / pesquisa Aprendizagem em pares
Aprendizagem baseada em casos Aprendizagem baseada em jogos
Aprendizagem experiencial / em serviço Etc., etc., etc.
Essas coisas não funcionam?
[Kirschner et al. 2006]
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Abordagens minimamente guiadas (minimal
guidance)
Aprendizagem por descoberta (IL)
Aprendizagem baseada em problemas (PBL)
Aprendizagem experiencial
Aprendizagem construtivista
Eles questionam duas assunções:
1 – Resolver problemas autênticos e construir suas
próprias soluções traz aprendizado mais eficaz
2 – Conhecimento é melhor adquirido experimentando
os procedimentos da própria disciplina
Os argumentos se baseiam em:
Arquitetura cognitiva humana (e.g., sobrecarga de
memória)
Evidências empíricas sobre as abordagens guiadas e
não-guiadas
Essas coisas funcionam?
[Hmelo-Silver et al. 2006]
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Eles questionam duas afirmações de Kirschner et al.
1 – De agrupar várias abordagens pedagógicas num só
guarda-chuva de abordagens minimamente guiadas
2 – De que as evidências empíricas de que PBL e IL são
ineficazes
Pelo contrário, afirmam que PBL e IL não são minimamente
guiadas
Que oferecem suportes (scaffolds) que:
tornam explícitas as estratégias e raciocínios disciplinares
incorporam orientação de especialistas
estruturam tarefas complexas ou reduzem a carga cognitiva
Apresentam evidências contrárias, ressaltando que as
questões de pesquisa sobre as abordagens são complexas
e que devem considerar os objetivos da educação
Aprendizagem Baseada em Problemas e
Projetos (PBL)
Metodologia tradicional:
centrada no professor e no ensino
baseada em aulas expositivas
atividades dirigidas pelo professor
Metodologia de aprendizagem baseada
em problemas e projetos:
focada em problemas/projetos
segue um ciclo de aprendizagem específico
baseada em grupos tutoriais
centrada no estudante e na aprendizagem
professor atua como guia
Aprendizagem Baseada em Problemas e
Projetos
Problema: num contexto de mundo real,
considere uma situação complexa, não muito
bem definida (ill-defined), onde uma solução
deve ser encontrada a partir de
conhecimento, assunções e decisões
Projeto: a partir de requisitos, constrói-se
uma solução através de artefatos
Problema-Projeto: uma mescla das duas
Um exemplo em Introdução aos Sistemas
de Computação
Uma empresa de publicidade que está crescendo muito, composta
hoje por cerca de 100 funcionários e organizada em
departamentos administrativo-pessoal, financeiro-contábil e de
criação (para web, mídia impressa e televisão), necessita de
reformulação de sua infraestrutura de informática. A empresa
ainda não é totalmente informatizada, portanto necessita adquirir
equipamentos de informática que satisfaçam suas necessidades.
O diretor executivo da empresa deseja satisfazer aos diversos
departamentos, sabendo que existem limitações orçamentárias,
embora esta expansão seja de vital importância para o
crescimento da empresa.
Você é um consultor de tecnologia de informação, contratado para
planejar esta reformulação, especificando os equipamentos
necessários para cada setor e para cada funcionário. Suas decisões
poderão influir muito em possíveis novos contratos com empresas
de publicidade, portanto a satisfação do cliente com a sua
Um exemplo em Introdução à
Programação
A empresa de telefonia fixa Telegangue Ltda. tem recebido um grande
número de reclamações do PROCON, devido a ligações “estranhas” registradas nas contas dos usuários desta empresa. Entre as soluções propostas para solucionar este problema, surgiu a idéia de se criar um
medidor de ligações telefônicas, semelhante aos que já existem para
medir os consumos residenciais de água e de luz. Esse medidor seria instalado juntamente com um aparelho telefônico qualquer, de modo que, todas as vezes que o usuário efetuasse uma ligação, o medidor iria registrar os dados dessa ligação (data, hora, duração, etc.), permitindo assim a comparação dos dados da conta telefônica (cobrada pela operadora no final do mês) com os dados registrados previamente no medidor de ligações telefônicas. O medidor também deve mostrar o consumo das ligações telefônicas em tempo real (uso de um cronômetro digital que será mostrado no visor do aparelho), permitindo assim que o usuário saiba quanto ele está gastando com a respectiva ligação.
Como a empresa está abrindo uma concorrência pública para a compra do
software que será utilizado pelo medidor proposto, elabore um protótipo deste sistema considerando as seguintes características físicas do medidor destacadas abaixo:
1- Visor do aparelho, formado por uma tela de 32x20 caracteres;
2- Memória principal de 1 Kb, reservada para a criação de variáveis estáticas e
dinâmicas;
3- Memória secundária (disco) de 400Kb, reservada para o armazenamento dos
Ciclo de aprendizagem PBL
1.Ponto de Partida
·Leia o problema. ·Interprete o cenário.
·Esclareça os termos e conceitos desconhecidos.
2.Chuva de Idéias (Brainstorming)
·Associe livremente idéias referentes ao cenário (sem críticas).
·Formule hipóteses com respeito ao cenário.
·Relembre fatos e informações relevantes.
3.Sistematização
·Eleja idéias, hipóteses e fatos relevantes.
4.Formulação de Questões
·Formule questões que permitam descobrir como o problema pode ser resolvido.
5.Metas de Aprendizagem
·Formule metas de aprendizagem que permitam dar respostas às questões do passo anterior (4).
·Desenvolva planos de ação para atingir as metas propostas.
6.Avaliação do Processo
·Avalie o funcionamento dos processos de grupo e dos processos de aprendizagem.
7.Seguimento
Inicie o próximo encontro fazendo:
·A descrição do que você aprendeu, avaliando os recursos utilizados;
·Reexamine suas idéias e hipóteses, e desfaça eventuais equívocos;
·Conecte as informações obtidas ao cenário do problema;
·Avalie as metas de aprendizagem propostas. Se existe mais a ser feito então retorne ao ponto 1.
Fim do problema, com a geração de um produto ou performance.
0. Antes de tudo, estabelecer regras
básicas
Regras do processo:
Papéis do tutor e dos estudantes
Pontualidade e assiduidade
Seguir todos os passos do ciclo
Todos pesquisam as questões maiores
Todos conduzem aprendizado individual
Completar as tarefas designadas
Ensinar aos outros o que foi aprendido
Realizar autorreflexão e autoavaliação
0. Antes de tudo, estabelecer regras
básicas
Regras da interação em grupo:
Ser cortês e respeitoso com os outros
Prover feedback construtivo e no momento
adequado
Aceitar contribuições dos outros
Tentar sempre resolver conflitos
1. Ponto de Partida
Leia o problema.
Interprete o cenário.
Esclareça termos e conceitos desconhecidos.
Estabeleça a estrutura.
I, F, Q & M: idéias, fatos, questões e metas
Tente compreender o(s) problema(s)
2. Brainstorming
Associe livremente idéias referentes ao
cenário (sem críticas).
Formule hipóteses com respeito ao cenário.
Relembre fatos e informações relevantes.
O tutor deve desencorajar, num primeiro
momento, excesso de detalhes no
brainstorming.
O tutor pode usar questões de sondagem
3. Sistematização
Eleja idéias, hipóteses e fatos relevantes.
Críticas (construtivas) são permitidas neste
momento.
Priorize ideias e hipóteses, justificando as
decisões.
4. Formulação de Questões
Formule questões que permitam descobrir
como o problema pode ser resolvido.
Questões melhores: como e por quê.
Dois tipos comuns de questões surgem aqui:
Questões ligadas ao conteúdo subjacente ao
problema;
Questões ligadas às hipóteses apresentadas como
5. Metas de Aprendizagem
Formule metas de aprendizagem que permitam
dar respostas às questões do passo anterior (4).
Desenvolva planos de ação para atingir as metas
propostas.
Metas maiores trabalhadas por todos
Metas específicas podem ser atribuídas individualmente
Decida que recursos serão usados (o tutor pode
ou não colaborar com sugestões de recursos).
O tutor deve auxiliar nas habilidades processuais:
Gestão de projetos (tempo, escopo)
6. Avaliação do processo
Avalie o funcionamento dos processos de grupo
e dos processos de aprendizagem (construtivo).
Fatores para o bom funcionamento do grupo
Fatores para facilitar a aprendizagem
Fatores emocionais/afetivos
Modelagem do processo através da reflexão.
Realizada no final da sessão (curta) e/ou no
final do problema (longa).
Autoavaliação, por pares, dos alunos pelo tutor,
(Aprendizagem autodirigida)
Individual:
Pesquisar questões
Avaliar os recursos (credibilidade, qualidade)
Integrar o conhecimento (BOK, problema)
Sintetizar o que foi aprendido
Em grupo:
Ajuda a garantir o cumprimento de metas
Ajuda a aprender a articular ideias
7. Seguimento
Inicie o próximo encontro, fazendo:
O relato individual de:
metas cumpridas (parcial ou totalmente) ou não;
recursos utilizados.
Descreva o que você aprendeu, avaliando os
recursos utilizados.
Conecte as informações obtidas ao cenário do
problema.
Reexamine suas idéias e hipóteses e desfaça
eventuais equívocos.
8. Repita o ciclo ou finalize
Se existe mais a ser feito, retorne ao ciclo.
Caso contrário, termine o problema com a
entrega de um produto ou realização de uma
performance.
Discutir conceitos e princípios aprendidos
Converter conhecimento procedimental em
declarativo para usá-lo no futuro
Domínio de conteúdo
Habilidades processuais
Papel do tutor no grupo tutorial
Garantir o funcionamento do ciclo PBL
Auxiliar coordenador e secretários
Promover uniformidade de participação
Diante de opiniões diferentes, promover o debate
até ocorrer um consenso no grupo
Formular questões apropriadas para que os alunos
enriqueçam suas discussões, quando apropriado
Demandar dos estudantes as fontes de
aprendizagem consultadas e a realização do plano
de ação
O tutor dever ser um guia, um facilitador na busca
Papel do tutor de modo geral
Compromisso (tempo, motivação, apreciar)
Encontrar recursos
Projetar bons problemas
Habilidades:
Dinâmica de grupo
Pensamento crítico
Metacognição
Questionamento
Interpessoais
Papéis dos estudantes
Mudança de mentalidade
Compromisso
Aprendizagem pela investigação
Verbalização do pensamento
Busca e seleção de informação
Habilidades dos estudantes
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Interpessoais
Sistematização
Aprendizagem
Resolução de problemas
Metacognição
Reflexão
Habilidades interpessoais dos estudantes
Tomada de decisões consensuais
Diálogo e discussão
Manutenção da coesão do grupo
Resolução de conflitos
Avaliação em PBL
Avaliação Formativa X Avaliação Somativa
Avaliação dos produtos e performances
Critérios de avaliação
Sessões de feedback
PBL leva os estudantes aos níveis mais
elevados da escala de Bloom
Escala de Bloom (adaptado de Duch et al., 2001).
Conhecimento Lembrar fatos, termos conceitos e definições.
Compreensão Explicar e interpretar o significado de certo material.
Aplicação
Usar um conceito ou princípio para resolver um novo
problema.
Análise
Dividir material em suas partes e descobrir suas
inter-relações.
Síntese
Produzir algo novo a partir de suas partes
componentes.
Prós e Contras de PBL
Prós:
Exercício de habilidades de comunicação,
cooperação e coordenação
Exercício do aprender a aprender
Trabalho em níveis cognitivos mais elevados
Melhor retenção, aplicação e motivação
Contras:
Menor aquisição de conteúdos
Possível síndrome do “mar aberto”
Referências
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Vihavainen, A., Airaksinen, J., & Watson, C. (2014, July). A systematic review
of approaches for teaching introductory programming and their influence on success. In Proceedings of the 10th Annual Conference on International
Computing Education Research (pp. 19-26). ACM.
Prince, M. (2004). Does active learning work? A review of the research.
Journal of engineering education, 93(3), 223-231.
Kirschner, P. A., Sweller, J., & Clark, R. E. (2006). Why minimal guidance
during instruction does not work: An analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching.
Educational psychologist, 41(2), 75-86.
Hmelo-Silver, C. E., Duncan, R. G., & Chinn, C. A. (2007). Scaffolding and
achievement in problem-based and inquiry learning: A response to Kirschner, Sweller, and Clark (2006). Educational psychologist, 42(2), 99-107.
Uden, L., & Beaumont, C. (2006). Technology and Problem-based Learning.
IGI Global.
Santos, D. M. B., Pinto, G. R. P. R., Sena, C. P. P., Bertoni, F. C., & Bittencourt,
R. A. (2007). Aplicação do método de aprendizagem baseada em problemas no curso de engenharia da computação da universidade estadual de feira de santana. In Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia - COBENGE.
