Aprendizagem de conceitos físicos a partir de um jogo didático

Abstract

Essa tese apresenta uma investigação sobre a aprendizagem de conceitos físicos de estudantes do Ensino Médio a partir da utilização de dois recursos didáticos de naturezas distintas: um jogo didático (JD) e um estudo dirigido (ED). Para desenvolver a investigação, concebemos aprendizagem como um processo que subtende a evolução de um traço latente. Este processo pode sofrer interferência de diversos fatores, tais como: gênero, maturidade, repertório, as interações do sujeito com os demais participantes de uma intervenção educacional (suporte social) e com o conteúdo. Essa última, em particular, ocorreu através da interação com os recursos didáticos desenvolvidos para esta pesquisa. Para avaliar em que medida o JD auxilia a aprendizagem de conceitos formais, estudantes de escolas públicas da rede federal e estadual de ensino foram distribuídos em dois grupos e submetidos a uma intervenção educacional no qual a ordem de aplicação das ferramentas pedagógicas se diferenciava. A pesquisa se fundamenta na metodologia mista e abrange três etapas distintas: (i) construção e validação dos instrumentos que constituem a investigação, (ii) aplicação dos instrumentos validados em uma intervenção educacional e (iii) análise dos dados coletados no contexto desta intervenção. Um total de 420 indivíduos, pertencentes a grupos amostrais diferentes, estiveram envolvidos com a pesquisa, sendo estes: (a) 288 estudantes participantes do processo de validação e 17 professores da Educação Básica e pesquisadores da área de Ensino de Ciências, sendo que alguns deles participaram da validação de mais de um instrumento; e (b) 115 estudantes que concluíram a intervenção. Destes, analisamos os dados apenas de 77 estudantes, nossa amostra final. Durante a intervenção educacional, embora os dados coletados compreendessem gravações de áudio, registros em diário de bordo e respostas às atividades escritas presentes no estudo dirigido, testes de conhecimento e em um questionário de opinião, os objetos de análise deste trabalho envolvem apenas as respostas contidas nos testes de conhecimento e questionário de opinião. Com base na análise desses dados, os resultados apontam: (1) existência de aprendizagem independentemente da ordem de aplicação das ferramentas educacionais; (2) não existem diferenças significativas no ganho do desempenho dos estudantes pertencentes a cada um dos grupos; (3) uma associação entre o sentimento de cooperação e a aprendizagem, bem como com características intrínsecas das turmas que participaram da intervenção. Esse último resultado indica que uma metodologia de análise que considere efeitos multiplicativos pode ser uma ferramenta mais adequada para dimensionar fenômenos complexos como a aprendizagem, que empiricamente apresentam relações não lineares. Uma opção para explicitar tais interações não-lineares, como também melhor avaliar a efetividade da ferramenta lúdica, envolve a ampliação do número de participantes da amostra analisada, a fim de obter modelos mais adequados e robustos. Todavia, de modo geral, os resultados obtidos nos permitem (a) hipotetizar que o jogo didático projetado propicia a aprendizagem de conteúdos científicos tanto quanto o estudo dirigido; (b) defender a necessidade de promover ambientes de aprendizagem em que haja maior cooperação entre os sujeitos, uma vez que constatamos indícios de maior ganho no desempenho dos estudantes. Desse modo, sob o ponto de vista pedagógico, essa ferramenta se configura como um potencial recurso para ser utilizado no contexto escolar.

This thesis presents an investigation on the learning of physical concepts of high school students from the use of two didactic resources of different natures: a didactic game (DG) and a directed study (DS). To develop research, we conceive learning as a process that subtend the evolution of a latent trait. This process may suffer interference from several factors, such as: gender, maturity, repertoire, the interactions of the subject with the other participants of an educational intervention (social support) and with the content. The latter, in particular, occurred through the interaction with the didactic resources developed for this research. To evaluate the extent to which DG assists the learning of formal concepts, students from public schools in the federal and state schools were distributed into two groups and submitted to an educational intervention in which the order of application of pedagogical tools differed. The research is based on the mixed methodology and covers three distinct stages: (i) construction and validation of the instruments that constitute the investigation, (ii) application of validated instruments in an educational intervention and (iii) analysis of the data collected in the context of this intervention. A total of 420 individuals, belonging to different sample groups, were involved with the research, which were: (a) 288 students participating in the validation process and 17 teachers of Basic Education and researchers in the area of Science Education, some of whom participated in the validation of more than one instrument; and (b) 115 students who completed the intervention. Of these, we analyzed data from only 77 students, our final sample. During the educational intervention, although the collected data included audio recordings, logbook records and responses to the written activities present in the directed study, knowledge tests and an opinion questionnaire, the objects of analysis of this work involve only the answers contained in the knowledge tests and opinion questionnaire. Based on the analysis of these data, the results indicate: (1) existence of learning regardless of the order of application of educational tools; (2) there are no significant differences in the performance gain of students belonging to each group; (3) an association between the feeling of cooperation and learning, as well as with intrinsic characteristics of the classes that participated in the intervention. This last result indicates that an analysis methodology that considers multiplicative effects may be a more appropriate tool to scale complex phenomena such as learning, which empirically present nonlinear relationships. An option to explain such nonlinear interactions, as well as better to evaluate the effectiveness of the playful tool, involves increasing the number of participants in the analyzed sample, in order to obtain more adequate and robust models. However, ingeneral, the results obtained allow us to (a) to hypothesize that the designed didactic game provides the learning of scientific content as much as the directed study; (b) to defend the need to promote learning environments in which there is greater cooperation between the subjects, since we found evidence of greater gain in the performance of students. Thus, from the pedagogical point of view, this tool is configured as a potential resource to be used in the school context.