O que é a MontaMática?
A MontaMática é uma metodologia de ensino desenvolvida através de um projeto de Iniciação Científica e Trabalho de Conclusão de Curso, que teve por objetivo uma proposta de ensino diferente, trazendo a tecnologia para dentro da sala de aula.
A metodologia aborda o ensino de matemática no Ensino Fundamental e propõe o uso de robôs para que a aula se torne mais atrativa, visto que segundo as pesquisas realizadas o problema principal no aprendizado da disciplina é gerado pelo desinteresse dos alunos com as aulas teóricas.
Os robôs utilizados no processo são parte de linha LEGO Mindstorms, desenvolvidos pela renomada linha de brinquedos justamente para o auxílio no ensino por meio do estímulo do raciocínio lógico.
Qual a fundamentação da MontaMática como metodologia de ensino?
A educação e vida escolar estão entre as fases mais importantes para a vida em sociedade. A utilização do conhecimento e técnicas aprendidas nesse período é um dos principais fatores que proporcionam a qualidade de vida. Entretanto, é muito comum que durante esse período de aprendizado escolar, alguns ensinamentos tragam dificuldade de entendimento. Na maioria das vezes, isso ocorre não pela falha durante a transmissão do conteúdo, mas pela maneira com que o mesmo é apresentado, na qual a situação de ensino não é atrativa aos alunos.
Construtivismo, Contrucionismo e Aprendizagem Significativa
Existem muitos estudos relacionados a metodologias alternativas de ensino. Entre eles, se encontra o trabalho de Jean Piaget, pensador do construtivismo educacional (Piaget, 1976). No construtivismo, o professor assume o papel de facilitador para a aprendizagem do aluno, não sendo apenas um transmissor de conhecimentos. Dessa forma, o aluno desenvolverá o saber através das interações com seu ambiente e abstração das situações propostas, fazendo a construção do aprendizado única a cada um (Markham, Larmer e Ravitz, 2008). No construtivismo, o processo de interação do aluno com o assunto proposto, o questionamento e reflexão, juntos ao auxílio do professor, configuram a construção do aprendizado. Através disso, é possível afirmar que a utilização do construtivismo no ensino proporciona o aumento do interesse dos alunos pelo assunto que está sendo tratado, visto que os mesmos são responsáveis pela manutenção de seu próprio conhecimento (Serafim, 2006).
Outra visão que coloca o professor além do papel isolado de transmissor de informações é o construcionismo, teoria desenvolvida por Seymour Papert (1986). O criador desse paradigma trabalhou ao lado de Piaget, e através de sua área de atuação e pesquisa, pode relacionar esse modelo de interesse e abstração na resolução de problemas junto à tecnologia, na qual o processo de construção do conhecimento se dá por intermédio do computador. Papert viu no computador, há várias décadas, um recurso que atraia as crianças, facilitando o processo de aprendizagem (Logo Foundation, 2000). O construcionismo, segundo Valente (1993), é caracterizado como um processo cíclico de formulação de hipóteses, teste e avaliação dos resultados, processo bastante similar, por exemplo, ao aprendizado da matemática básica. Infelizmente, mesmo que se prove adaptável ao ensino, esse pensamento não é tomado como uma real necessidade de base para a educação.
Os estudos de Papert que foram pontuados incluem o que se tornou de base ideológica para o LEGO Mindstorms NXT, kit de peças montáveis, sensores e motores que fornece a possibilidade de criação de um robô programável, pensado e modelado para o uso na educação. A base para esse projeto foi iniciada na década de 60 no Laboratório de Inteligência Artificial do Instituto de Massachusetts (MIT), onde o Dr. Seymour Papert criou a linguagem de programação “Logo”, fundamentada na teoria do construcionismo (Logo Foundation, 2015). A linguagem é usada no controle de um cursor, representado por um robô ou tartaruga, com o propósito de movimentá-lo para formar desenhos ou programas, conforme observado na figura abaixo, na qual a tartaruga é movimentada de maneira a formar um quadrado e voltar ao ponto de partida.
Dentre os problemas apresentados por um modelo de ensino desatualizado em relação às tecnologias disponíveis, a qualidade no ensino e aprendizado da matemática é o maior deles, apresentando 62% em um índice de dificuldades envolvendo todas as disciplinas da grade do Ensino Fundamental (Demo, 2005). A matemática pode ser tomada como principal disciplina (entre as oferecidas no Ensino Fundamental) a proporcionar desinteresse e antipatia entre os alunos, tendo como base uma filosofia de ensino na qual o aluno não se sente levado a refletir sobre a usabilidade e utilidade do conteúdo ensinado em seu cotidiano. O sucesso no aprendizado em uma disciplina da área de exatas reside no foco e treinamento, características abandonadas pelos alunos por conta das aulas consideradas pouco motivadoras, envolvendo um cenário de repetição em que o mesmo problema é apresentado em todas as aulas e deve ser resolvido sempre da mesma maneira. A ausência do estímulo causado pela abstração de problemas e interação com o ambiente externo, citadas tanto no construtivismo quanto no construcionismo, resultam no fracasso do saber (Demo, 2005).
O problema do aprendizado da matemática tem levantado muita discussão, colocando a metodologia de ensino atual em evidência e abrindo espaço para que, finalmente, novas alternativas educacionais (como a apresentada por este trabalho) sejam colocadas à prova. O primeiro ponto a ser levado em consideração, segundo Bicudo e Garnica (2001), consiste na afirmação de que a aprendizagem da matemática envolve diversos elementos como a prática, a abordagem dos problemas discutidos e um tratamento teórico que lhe serve de base. Essa afirmação torna possível a associação do aprendizado da matemática à Aprendizagem Significativa defendida por Ausubel (1968), na qual o fator de maior importância durante a aprendizagem é o conhecimento prévio do aprendiz. Para Ausubel, ao ampliar e remodelar ideias já existentes na estrutura mental de forma cognitiva, o aluno se torna capaz de relacionar e aprender novos conteúdos. Dessa maneira, qualquer conhecimento prévio sobre um determinado assunto pode servir de ponte para o aprendizado de um conteúdo novo.
Na Aprendizagem Significativa, é preciso entender um processo de modificação do conhecimento ao invés de comportamento. Sendo assim, são necessárias duas condições: o aluno precisa estar disposto a aprender e o conteúdo a ser aprendido deve ser significativo. As condições apresentadas pela Aprendizagem Significativa são extremamente importantes, sobretudo, no aprendizado da matemática. Entretanto, visto que os alunos não se sentem motivados pela metodologia tradicional aplicada nas aulas, é necessário que novas propostas para a educação sejam criadas, desenvolvendo um conjunto que utilize de todos esses fatores e teorias apresentadas. Uma vez que a matemática seja atrativa para o aluno, e o mesmo possa entender que as situações de seu cotidiano utilizam da mesma, Machado (2010) define que a disciplina deverá ser vista como um veículo que favorece o desenvolvimento do seu raciocínio, capacidade expressiva, e de sua imaginação.
Pensamento Computacional e Aprendizagem Baseada em Problemas
Para superar essas dificuldades e tornar a aula atrativa aos alunos, um paradigma muito utilizado pelos professores é a dinâmica, que pode se dar de diferentes modos e proporcionar o aprendizado aliado à diversão, que por si só facilita a abstração dos problemas antes enfrentados. Em outras palavras, atividades recreativas fazem o processo de aquisição e construção do conhecimento se tornarem mais prazerosas ao aprendiz, despertando a atenção e interesse pelo conteúdo ensinado (Almeida, 2008). Este trabalho utiliza dessa técnica para a realização de atividades que envolvam a matemática por meio da robótica, visando melhores resultados no aprendizado através de elementos presentes no “Pensamento Computacional” e do “Problem-Based Learning” (PBL).
O Pensamento Computacional (PC) se baseia no uso da Ciência da Computação durante o processo de resolução de um problema. Segundo Wing (2006), o PC pode ser comparado a habilidades básicas de leitura, escrita e aritmética, ou seja, atividades em que os conceitos da ciência de computação possam ser implementados e que façam parte do nosso cotidiano. Em uma outra ótica, conforme observado por Blikstein (2008), se trata da capacidade em saber usar um computador como um instrumento de aumento do poder cognitivo e operacional humano, ou seja, o aprendiz utiliza de maior percepção, associação e raciocínio lógico durante a realização de uma tarefa ao utilizar o apoio da máquina.
Durante uma tarefa de aprendizado que busca despertar o interesse dos alunos, o PC se torna extremamente útil, visto a atenção recebida nos últimos anos justamente pela característica de estimular e aumentar o aprendizado de forma cognitiva, através da assimilação e associação dos problemas enfrentados por meio de técnicas da computação, construindo o aprendizado de forma natural (Atmatzidou e Demetriadis, 2014). Essa mudança de paradigma na qual o aluno passa a aprender pela associação e interação com o conteúdo, ao invés da memorização de todo o embasamento teórico e repetição de exercícios, se faz necessária na proposta de uma dinâmica de ensino aplicada por meio da matemática, em que o PC pode ser utilizado em conjunto aos robôs programáveis em um processo de resolução de problemas que envolve a representação de dados através de modelos e simulações, além da quebra de um grande problema em problemas menores, resolvidos através da abstração de situações do cotidiano dos alunos (CSTA, 2011).
Existem outras metodologias de ensino e aprendizagem que, quando aliadas ao PC, proporcionam excelentes resultados em atividades como a proposta por este trabalho. Uma entre essas alternativas é a Aprendizagem Baseada em Problemas (ou PBL – Problem-Based Learning). O PBL é uma metodologia de ensino e aprendizagem colaborativa, construtivista e contextualizada, que emprega problemas da vida real para motivar e dar foco à construção de conhecimentos, além de promover habilidades de solução de problemas e trabalho em grupo (Schmidt, 2001). A proposta de resolução de problemas reais faz com que o aluno tenha uma melhor abstração e interesse pelo o que está sendo proposto, principal obstáculo no ensino da matemática nos dias de hoje. Através do despertar do interesse, o PBL também estimula a motivação dos alunos, uma vez que os mesmos passam a levar em conta a relevância do que está sendo aprendido também para fora da sala de aula. Isso só é possível por meio de uma organização diferente no padrão de resolução de problemas oferecidos pela filosofia tradicional de ensino.
Conforme ilustrado na figura abaixo, na filosofia tradicional de ensino adotada pela educação brasileira, o aluno recebe todas as informações necessárias e toda a base teórica para a resolução de um problema antes mesmo de enfrentá-lo. Em seguida, precisa memorizar todo esse material para, finalmente, enfrentar um problema que ilustrará como o conteúdo aprendido deve ser utilizado. O PBL faz o caminho inverso, entregando primeiramente o problema nas mãos do aluno, sem fornecer nenhuma base teórica. Utilizando o raciocínio lógico, experiência e debate em grupo, o aluno deverá identificar o que ele precisa saber para resolver o problema, e só então a base teórica necessária para a resolução é apresentada para que o problema seja resolvido.
O uso da robótica em uma dinâmica de ensino é apoiado em estudos de teóricos na área da educação. Papert (1994) indicou que a utilização de robôs como artefatos educacionais, tem um grande potencial para prover um ambiente favorável ao aprendizado dentro da sala de aula. Isso é justificado, conforme apontam Benitti (2012) e Eguchi (2010), levando em conta a vasta gama de possibilidades de práticas que a robótica apresenta, podendo atrair jovens estudantes na resolução de seus problemas com maior facilidade.
A utilização de elementos, tanto do PC, quanto do PBL, pode trazer grandes benefícios em uma linha de trabalho ou pesquisa como a proposta, pois ambos indicam que, para um melhor aproveitamento dos estudos e aprendizado, é necessária uma mudança no cenário comumente observado no ensino. Essa relação permite aos alunos a liberdade de pensar juntos a solução de um problema extraído de seu cotidiano, assim como utilizar das ferramentas tecnológicas que podem lhes proporcionar a base teórica para que, finalmente, o problema seja resolvido.