AS TIC EM CONTEXTO DE EDUCAÇÃO DE INFÂNCIA: ATIVIDADES SOBRE PENSAMENTO COMPUTACIONAL E PROGRAMAÇÃO
Maribel Santos Miranda-Pinto
1, António José Osório
21Universidade do Minho (PORTUGAL), mmiranda@ie.uminho.pt
2 Universidade do Minho (PORTUGAL), ajosorio@ie.uminho.pt
Resumo
No âmbito do projeto de investigação Kids Media Lab: Tecnologias e Aprendizagem de Programação em Idade Pré-escolar, desenvolvido no Instituto de Educação da Universidade do Minho, desde setembro de 2015, propomo-nos estudar durante o ano letivo 2016/2017, como as crianças aprendem a programar em idade pré-escolar. Para este efeito iremos observar as práticas pedagógicas de Educação de Infância, de alguns contextos previamente selecionados, que integrem de forma transversal, em todas as áreas curriculares, atividades associadas ao pensamento computacional, com e sem tecnologias (Papert, 1985), (Wing, 2006), (Resnick & Rosenbaum, 2013), iniciação à programação virtual de objetos com blocos lógicos, através da aplicação ScratchJr (Marina Umaschi Bers & Resnick, 2016), (Flannery et al., 2013) e introdução à robótica com blocos tangíveis com recurso ao robô KIBO (Marina U. Bers, 2014), (Marina Umaschi Bers, Flannery, Kazakoff, & Sullivan, 2014). Pretendemos compreender todo o processo de aprendizagem que a criança vivencia, de forma a entender como a criança aprende e qual o significado desta aprendizagem no seu desenvolvimento.
Como parte desta investigação identificaremos parâmetros para observar as interações das crianças na relação com as tecnologias, nas atividades de pensamento computacional, na aprendizagem da programação e da robótica, de modo a conhecer os processos mentais envolvidos na aquisição do conhecimento. Procurando que a investigação colha contributos da área da neurociência (Fernandes, 2002), (Bransford, Brown, & Cocking, 2004); (Edie & Schmid, 2007), esperamos que proporcione mais conhecimento aprofundado sobre o processo de aprendizagem da criança em idade pré-escolar.
Palavras-chave: Pensamento Computacional, Aprender a Programar, Tecnologias, Educação de Infância
Abstract
In the research project Kids Media Lab: Technology and Programming Learning in Preschool Age, developed at the Institute of Education, University of Minho, since September 2015, we propose to study during the school year 2016/2017, how children learn the program in pre-school age. For this purpose we will observe the pedagogical practices of Childhood Education, some previously selected contexts that integrate across the board, in all curricular areas, activities related to computational thinking, with and without technology (Papert, 1985) (Wing, 2006) (Resnick&Rosenbaum, 2013), introduction to virtual programming objects with logical blocks by ScratchJr application (Marina Umaschi Bers&Resnick, 2016), (Flannery et al., 2013) and introduction to robotics with tangible blocks using the robot KIBO (Marina U. Bers, 2014), (Umaschi Marina Bers, Flannery, Kazakoff,&Sullivan, 2014). We intend to understand the whole process of learning that children experience in order to understand how children learn and what the significance of this learning in their development. As part of this research we will identify parameters to observe the interactions of children in relation to the technologies in computational thinking activities, learning programming and robotics, in order to know the mental processes involved in the acquisition of knowledge. Looking to research neuroscience reap the area of contributions (Fernandes, 2002) (Bransford, Brown,&Cocking, 2004); (Edie&Schmid, 2007), we hope to provide more in-depth knowledge about the learning process of children in preschool age.
Keywords: Computational Thinking, Learning to Program, Technology, Early Childhood Education
INTRODUÇÃO
Nesta comunicação apresentamos um breve enquadramento teórico sobre pensamento computacional numa perspetiva da sua integração na Educação de Infância, com crianças em idade
pré-escolar. Quando falamos em pensamento computacional surge imediatamente uma associação aos termos computação e programação. No entanto, estes conceitos reúnem, em si mesmos, noções diversificadas, mas também complementares.
Investigações recentes sobre pensamento computacional, programação e robótica apresentam projetos realizados, em contexto de jardim de infância, com crianças em idade pré-escolar.
Associadaa estes projetos tem surgido a necessidade de se identificarem orientações, para estabelecer uma abordagem adequada destes conceitos na educação de infância. Inspirados nestes projetos, que isoladamente se têm focado em diversas áreas, nomeadamente, investigação sobre pensamento computacional, programação e robótica, desenvolvemos um projeto que visa a integração destas três áreas.
O projeto Kids Media Lab: Tecnologias e Aprendizagem de Programação em Idade Pré-escolar (http://www.nonio.uminho.pt/kidsmedialab), pretende principalmente conhecer como é que as crianças aprendem a programar em idade pré-escolar, partindo do pressuposto de que esta integração deve ser gradual e proporcionar às crianças atividades integradoras de pensamento computacional, programação e robótica.
Neste momento a investigação encontra-se numa fase inicial, de formação de educadores de infância, com os quais trabalhamos diversas atividades sobre pensamento computacional e as quais apresentamos neste texto.
Sendo este um projeto recente e em curso e que ainda não tem resultados da investigação realizada com crianças, apresentamos, por último, algumas considerações sobre o que já desenvolvemos na formação de educadores e sobre os próximos passos a concretizar.
PENSAMENTO COMPUTACIONAL E PROGRAMAÇÃO NA EDUCAÇÃO DE INFÂNCIA
É possível retroceder no tempo e perceber que nos anos 80 surgiram as primeiras investigações realizadas por Papert (1985), sobre pensamento computacional, mas também tudo o que daí surgiu nas décadas seguintes nesta área. Ao ensinar um computador a “pensar”, a criança embarca numa exploração sobre a forma como ela própria pensa. Pensar sobre a forma de pensar faz com que a criança se torne um verdadeiro epistemólogo, uma experiência que poucos adultos tiveram (Papert, 1985: p.35).
Como resultado destas ideias sobre aprendizagem da programação têm surgido investigações na comunidade científica, que nos levam a refletir sobre a necessidade de integrar o pensamento computacional, a programação e a robótica nas atividades do dia a dia na educação de infância. De acordo com Wing (2006), o pensamento computacional é uma competência fundamental para todos e não apenas para os informáticos. Para a leitura, a escrita e a aritmética temos de acrescentar o pensamento computacional e também o desenvolvimento da capacidade de análise de cada criança.
A este conceito podemos acrescentar as palavras motivadoras de Resnick (2009) ao referir que as crianças no jardim de infância começam a desenvolver-se como pensadores criativos, na medida em que brincam entre eles, aprendem sobre o processo criativo: a forma de imaginar novas ideias, experimentar, experimentar os limites, experimentar com alternativas, obter retroalimentação dos outros e gerar novas ideias baseadas nas suas experiências. Ao introduzir atividades de pensamento computacional a partir destas idades de pré-escolar, estamos a permitir às crianças novas formas de se conhecerem a si próprias em relação aos espaços que as rodeiam e às outras crianças. É uma forma diferente de ver o mundo e permitir que desenvolvam competências que possam ser úteis na sua vida presente e futura. É ajudar a criança a encontrar um caminho com sentido, para a resolução dos problemas que vão surgindo nas diversas brincadeiras, jogos, desafios e atividades.
Para Resnick & Rosenbaum (2013) o pensamento e a bricolagem estão estreitamente ligados com o jogo. Muitas pessoas vêm o jogo como uma forma de entretenimento ou diversão, mas para estes investigadores, o jogo é percecionado de forma diferente. O jogo é uma forma de relacionar-se com o mundo, um processo de experimentar os limites e experimentar com novas possibilidades.
Através de algumas investigações que temos vindo a acompanhar, temos refletido sobre algumas ideias que consideramos cruciais quando se pensa em introduzir atividades de pensamento computacional, programação e robótica no pré-escolar. Acreditamos que é necessário que a criança se conheça a ela própria (corpo e competências) com o objetivo de ajustar a sua forma de ser e de estar em relação ao espaço que a rodeia, aos outros e às experiências que concretiza.
Nestas atividades, o importante é que a criança possa experimentar, nos primeiros anos de vida, uma ampla variedade de experiências significativas: emocionais, culturais e de todas as áreas de conhecimento. É importante que a criança possa utilizar o seu corpo se para expressar e, inclusive antes de aprender a falar, que também seja capaz de se movimentar no espaço, conhecer os limites e adaptar-se a eles, desenvolvendo competências de orientação espacial.
Observar como é que as outras crianças se movimentam no espaço permite à criança desenvolver a sua capacidade de observação e análise, que depois a levará a experimentar, num registo de aprender com os outros. É importante permitir que a criança possa compreender o mundo e despertar a sua curiosidade para questionar e pensar sobre as ações que realiza, sempre de forma lúdica e criativa.
Nesta fase do pré-escolar, quando a criança inicia a aquisição de competências associadas à linguagem como uma forma de representação do pensamento, perspetiva-se fundamental associar a aprendizagem de uma linguagem de programação. Esta associação constitui um desafio interessante para que as crianças possam encontrar novas formas de representar o seu pensamento e sua imaginação. A associação de atividades com pequenos robots, estaremos, como nos é referido por Resnick & Rosenbaum (2013), a proporcionar às crianças a aprendizagem de conceitos importantes relacionados com a matemática, a engenharia e a computação. Ainda mais importante, num tal contexto enriquecido com tecnologia, as crianças aprendem a pensar com criatividade e a trabalhar em colaboração, adquirindo competências essenciais para a participação ativa na sociedade atual.
Aprender a programar em idade pré-escolar é um desafio que requer uma integração de forma natural, tendo em conta, de acordo com Bers (2008) que, manipular um robô permite às crianças desenvolver capacidades de coordenação motora fina e coordenação óculo-manual e ao mesmo tempo participar em colaboração e trabalho de equipa. Através da robótica, as crianças pequenas podem experimentar conceitos de engenharia e criar narrativas para contar histórias (Bers, 2008). Ao participar nestes projetos de robótica, as crianças pequenas brincam para aprender, enquanto aprendem a brincar num contexto criativo (Resnick, 2003) (cit. in Marina Umaschi Bers et al., 2014: p.
145 e 146).
De acordo com Brennan & Resnick (2012) “the phrase computational thinking helps us think about learning with Scratch, and, in turn, we believe that programming with Scratch provides a context and set of opportunities for contributing to the active conversations about computational thinking” (p. 2).
Estes investigadores acrescentam ainda um conhecimento mais aprofundado sobre o que é o pensamento computacional e que implica três dimensões chave: “computational concepts (the concepts designers engage with as they program, such as iteration, parallelism, etc.), computational practices (the practices designers develop as they engage with the concepts, such as debugging projects or remixing others’ work), and computational perspectives (the perspectives designers form about the world around them and about themselves), p.2.
Investigações internacionais prevêem resultados positivos no que diz respeito à integração de atividades sobre pensamento computacional, a aprendizagem da programação e robótica em idade pré-escolar, permitindo aos educadores o desenho de uma nova forma de projetar as atividades em contexto de jardim de infância. É de realçar que estas investigações têm sido trabalhadas de forma isolada, sendo que o objetivo da nossa investigação passa por integrar num mesmo ano letivo, e nos mesmos contextos, atividades de pensamento computacional, aprendizagem de uma linguagem de programação com o ScratchJr e robótica com blocos tangíveis e com mapas de orientação.
PROPOSTAS DE ATIVIDADES SOBRE PENSAMENTO COMPUTACIONAL E PROGRAMAÇÃO NA EDUCAÇÃO DE INFÂNCIA
Tendo em conta que na educação pré-escolar o que se pretende é uma abordagem inicial sobre pensamento computacional, programação e robótica consideramos pertinente integrar estes conteúdos, na formação de educadores, no âmbito do projeto Kids Media Lab.
As atividades da formação são inspiradas no conceito de pensamento computacional de (Csizmadia et al., 2015),“computational thinking is a cognitive or thought process involving logical reasoning by which problems are solved and artefacts, procedures and systems are better understood. It embraces:
the ability to think algorithmically; the ability to think in terms of decomposition; the ability to think in generalisations, identifying and making use of patterns; the ability to think in abstractions, choosing good representations; and the ability to think in terms of evaluation. Computational thinking skills enable pupils to access parts of the Computing subject content. Importantly, they relate to thinking skills and problem solving across the whole curriculum and through life in general.
Computational thinking can be applied to a wide range of artefacts including: systems, processes, objects, algorithms, problems, solutions, abstractions, and collections of data or information” (p.6).
No decorrer da formação de educadores, as atividades desenvolvidas são delineadas para se trabalhar futuramente em contexto de educação pré-escolar com as crianças. As atividades que iremos descrever fizeram parte da formação e foram realizadas por Educadoras de Infância. Todavia, o que se pretende é que estas mesmas atividades sejam desenvolvidas por crianças com o intuito de iniciar esta abordagem ao pensamento computacional.
As Educadoras de Infância tiveram oportunidade de expressar a sua opinião relativamente às propostas de atividades e sobre a sua adequação a serem desenvolvidas pelas crianças. A análise foi muito positiva e em alguns casos as educadoras experimentaram as atividades com as crianças da sua sala, tendo resultados de aceitação, motivação e concretização por parte destas.
Para integrar atividades sobre pensamento computacional sugerimos algumas, que de forma gradual fossem exigindo mais conhecimento, implicação e concentração, na realização e na resolução de problemas. Assim sendo:
Uma primeira atividade decorre de forma individual, em que o profissional de educação é levado a pensar em determinado projeto a realizar com as crianças, para trabalhar o pensamento computacional. O objetivo é que o Educador de Infância analise as atividades de rotina na educação pré-escolar e que seja capaz de descompor todo o processo em partes (rotinas), estabelecendo uma ordem sequencial das ações, que decorrem ao longo do dia no jardim de infância.
Posteriormente, o profissional de educação é convidado a projetar uma atividade a ser desenvolvida pela criança, integrando diversas áreas de conteúdo. Alguns dos exemplos que apresentamos, partem do princípio que a criança deve ser orientada para que relembre acontecimentos passados e os descreva verbalmente e/ou através de desenhos. São, igualmente, sugeridas atividades que impliquem que a criança faça, e depois relembre, uma sequência de ações, como, por exemplo, a elaboração de uma receita de culinária, um percurso dentro da instituição, o jogo das rimas, músicas e respetiva coreografia.
Numa segunda atividade são abordadas as sequências, que preveem o desenho de uma rotina matinal, com todos os acontecimentos, desde que acordam até ao momento de sair de casa, de forma sequencial. Realçamos que esta atividade, no caso de ser realizada por uma criança, é pedido em desenho, porque uma criança em idade pré-escolar não sabe ler nem escrever, sendo o desenho uma excelente forma de narrativa do seu pensamento.
Uma terceira atividade é a resolução de um labirinto, em que é pedido o desenho das ações e apresentação do respetivo algoritmo, com símbolos de orientação espacial e de lateralidade
(esquerda, direita, frente, atrás). É, igualmente, pedido que o profissional de educação desenhe o percurso de casa para o trabalho, apresentando pontos de referência e um mapa geral de orientação espacial deste percurso.
Foi sugerido que trabalhem estes conceitos com as crianças, através da construção de cenários e artefactos lúdicos em 3D, que sirvam para a realização de labirintos físicos e realização dos movimentos no espaço. Podemos também trabalhar com cada criança individualmente ou sugerir- lhes que sejam elas o guia de outras crianças, orientando-as no espaço. Quando trabalhamos a este nível estamos a colocar um desafio maior e que implica o início do estádio de desenvolvimento operatório concreto, permitindo-lhe projetar o próprio “Eu” nos outros.
Uma quarta atividade prevê a realização de um mapa conceptual sobre histórias infantis, a partir de uma personagem central, neste caso um Lobo. É pedido que o profissional de educação a partir desta personagem (Lobo) estabeleça quatro níveis e apresente: 1º - quatro histórias infantis que integrem a personagem de um Lobo (colocar nome das histórias que conhecem); 2º - quais os cenários em cada uma das histórias (colocar o nome dos diferentes cenários para cada uma das histórias); 3º - quais as personagens que integram cada história (colocar o nome das diferentes personagens para cada uma das histórias); 4º - descrever a narrativa principal de cada uma das histórias que apresenta. No caso das crianças em idade pré-escolar pode-se optar por o registo em desenho ou narrativa oral.
Por último, sendo que a formação integra a aprendizagem da linguagem de programação ScratchJr, é pedido aos Educadores de Infância a resolução de algoritmos com blocos do ScratchJr. Esta actividade prevê a descrição do algoritmo no caso dos adultos (Educadores) através da escrita.Quando a atividade é desenvolvida com as Crianças, a resolução do algoritmo não pode ser através da escrita, por estas ainda não saberem ler nem escrever. No entanto, sugerimos que a criança possa fazer a leitura do algoritmo, descrevendo oralmente o conjunto de ações e o Educador pode simultaneamente registar através da escrita.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Nestas atividades sobre pensamento computacional é valorizada a expressão oral da criança e o registo em desenho, sendo que sugerimos que estas formas de expressão sejam muito exploradas em todas as atividades do dia a dia. O objetivo é dar voz à criança em tudo o que ela realiza e estimular que ela consiga descrever ações, pensamentos, dificuldades, identificar os obstáculos que vai enfrentado e observar a forma como procura resolver os seus problemas.
No âmbito do projeto Kids Media Lab as atividades de pensamento computacional, sem tecnologias, vão fazer parte dos contextos educativos durante os primeiros três meses do ano letivo 2016/2017. A aprendizagem da linguagem de programação ScratchJr e robótica será integrada gradualmente a partir do 2º período letivo.
No decorrer do projeto de investigação que estamos a desenvolver desde fevereiro de 2016 tivemos oportunidade de concretizar diversos momentos do plano de trabalho para este primeiro ano e ainda alguns objetivos associados à investigação, sendo que estes últimos ainda se encontram em desenvolvimento.
As tarefas já realizadas nesta fase inicial do projeto incluem a recolha bibliográfica específica e a revisão da literatura especializada, a qual nos tem permitido aprofundar o conhecimento nesta área e estar preparados para intervir de forma adequada na formação com os profissionais de educação.
Por outro lado, a conceção e implementação de uma comunidade de prática (CoP) online, de apoio às atividades nos jardins de infância é um espaço (http://www.arcacomum.pt/comunidade), que foi desenvolvido para apoio à investigação e à formação de profissionais de educação. O projeto Kids Media Lab serviu-se da plataforma, de um anterior projeto de investigação (@rcaComum - http://www.arcacomum.pt), que desenvolvemos com Educadores de Infância.
Para a apresentação do projeto realizámos um primeiro focus group, com os profissionais de educação de instituições dos cinco distritos de Portugal envolvidos (Aveiro, Braga, Coimbra, Porto e Viseu). Neste primeiro momento participaram todos os profissionais de educação de cada instituição, sendo que no fim apenas aderiram à formação os participantes interessados em integrar voluntariamente o projeto.
O grupo que realizou a formação integrou 23 Educadores de Infância e, durante o ano letivo 2016/2017, todas vão realizar as atividades previstas no projeto, sendo que teremos apenas cinco salas de jardim de infância de referência para efeitos de investigação, uma por cada distrito. Nesta mesma formação foi possível debater e apresentar propostas sobre o processo de intervenção para a realização das atividades com as crianças.
Para efeitos de investigação, no mês de outubro está prevista a realização do segundo focus group com os profissionais de educação, com as crianças e famílias, para apresentação do projeto e das atividades a realizar durante o ano letivo, nas instituições que integram o projeto. Nesta reunião os pais vão ter a possibilidade de conhecer o projeto e dar o seu parecer sobre se as crianças podem ou não participar na investigação. Temos igualmente, a nível de investigação, como primeiro momento de recolha de dados com as crianças que participam no projeto, a realização de entrevistas individuais, que vão decorrer no fim de novembro. Num segundo ano do projeto está previsto outros momentos de recolha de dados intermédios e finais com as crianças, o tratamento e análise de dados. No terceiro ano do projeto vão ser apresentados os resultados num relatório final e num seminário a realizar sobre a temática da investigação.
REFERÊNCIAS
Bers, M. U. (2014). Tangible kindergarten: Learning how to program robots in early childhood. In C. I.
E. Sneider (Ed.), The Go-To Guide for Engineering Curricula PreK-5: Choosing and using the best instructional materials for your students (pp. 133-145). Thousand Oaks, CA: Corwin.
Bers, M. U., Flannery, L., Kazakoff, E. R., & Sullivan, A. (2014). Computational thinking and tinkering:
Exploration of an early childhood robotics curriculum. Computers & Education, 72, 12. doi:
10.1016/j.compedu.2013.10.020
Bers, M. U., & Resnick, M. (2016). ScratchJr. San Francisco, CA: William Polloch.
Bransford, J. D., Brown, A. L., & Cocking, R. R. (2004). How people learn : brain, mind, experience, and school. Washington, D.C.: National Academy Press.
Brennan, K., & Resnick, M. (2012). New frameworks for studying and assessing the development of computational thinking. Proceedings of the 2012 annual meeting of the American Educational Research Association, Vancouver, Canada.
Csizmadia, A., Curzon, P., Dorling, M., Humphreys, S., Ng, T., Selby, C., & Woollard, J. (2015).
Computational thinking: A guide for teachers. Computing At School, 2-17.
Edie, D., & Schmid, D. (2007). Brain Development and Early Learning: Research on Brain Development. isconsin Council on Children and Families,, 1, 4. doi: (608) 284-0580
Fernandes, E. V. (2002). Aprendizagem Humana e suas Dificuldades - cérebro, emoção, mente e acção. Porto: EDIPANTA.
Flannery, L. P., Kazakoff, E. R., Bontá, P., Silverman, B., Bers, M. U., & Resnick, M. (2013).
Designing ScratchJr: Support for Early Childhood Learning Through Computer Programming.
Paper presented at the 12th International Conference on Interaction Design and Children, New York, NY, USA
Papert, S. (1985). Logo: Computadores e educação. São Paulo: Brasiliense.
Resnick, M. (2009). Kindergarten is the Model for Lifelong Learning Retrieved 21 de Abril, 2015, from http://www.edutopia.org/kindergarten-creativity-collaboration-lifelong-learning
Resnick, M., & Rosenbaum, E. (2013). Desining for Tinkerability. In M. Honey & D. Kanter (Eds.), Design, Make, Play: Growing the Next Generation of STEM Innovators (pp. 163-181).
Routledge.
Wing, J. M. (2006). Computational Thinking. COMMUNICATIONS OF THE ACM, Vol. 49, 33-35.
Apoio:
Este projeto é financiado pela Função Ciência e Tecnologia (Portugal), com a referência SFRH/BPD/109205/2015.
Centro de Investigação em Educação (CIEd) – Universidade do Minho
