Como os princípios das ciências cognitivas podem apoiar o aprofundamento da educação matemática? Uma equipe de pesquisadores da Peabody College de educação e desenvolvimento humano da Universidade de Vanderbilt e da escola de pós-graduação em educação da Universidade de Harvard explorou como o uso de um processo de aprendizagem básico - comparação - pode levar a resultados mais sólidos para alunos do ensino fundamental e médio em matemática, e analisou diferentes abordagens para incorporar a comparação no currículo. Um resumo dos resultados da pesquisa dos pesquisadores do Peabody College Bethany Rittle-Johnson e Kelley Durkin, em colaboração com Jon Star da Universidade de Harvard, foi publicado recentemente na edição de dezembro de 2020 da Direções Atuais em Ciências Psicológicas .

Quando se trata de seguir procedimentos matemáticos, os alunos geralmente memorizam as etapas sem compreender os princípios matemáticos que fundamentam cada uma. Pedir aos alunos para comparar e discutir vários métodos para resolver o mesmo problema incentiva o pensamento de ordem superior e exige que os alunos demonstrem uma compreensão mais profunda dos conceitos. De acordo com a equipe de pesquisa, a comparação é uma maneira natural pela qual os humanos aprendem, notar que, por exemplo, as pessoas costumam comparar produtos para decidir qual comprar. Por meio de ferramentas curriculares e oportunidades de aprendizagem profissional, os pesquisadores apoiaram os educadores na incorporação desse processo de pensamento natural nas salas de aula de álgebra.

"Desenvolvemos materiais de ensino de alta qualidade e rotinas de ensino para ajudar os professores a usar as melhores práticas em educação matemática em suas salas de aula, "disse Bethany Rittle-Johnson, Anita S. e Antonio M. Gotto Chair em Desenvolvimento Infantil na Vanderbilt University. "Descrever uma prática de ensino eficaz não é suficiente; os professores precisam de materiais e rotinas para apoiar o uso da prática em suas salas de aula."

Por meio da revisão de pesquisas anteriores, a equipe também procurou entender os tipos de problemas que os alunos deveriam comparar. Eles revisaram a pesquisa em três tipos de comparação - comparando várias estratégias corretas, comparando tipos de problemas confusos, e comparar estratégias corretas e incorretas. Eles descobriram que a incorporação desses tipos de problemas de comparação resultou em maior conhecimento conceitual e flexibilidade de procedimento do que os grupos de controle.

Além de analisar os tipos de problemas para os alunos usarem estratégias de comparação, a equipe procurou entender quando no processo de aprendizagem usar a comparação. Especificamente, eles estavam curiosos para determinar se os métodos de comparação deveriam ser adiados até que os alunos tivessem alguma compreensão de pelo menos um dos métodos. Inicialmente, a equipe descobriu que os alunos eram mais hábeis em comparar estratégias corretas quando tinham algum entendimento de uma das estratégias. Contudo, a equipe descobriu mais tarde que os alunos foram capazes de usar efetivamente a comparação para encontrar semelhanças e diferenças entre estratégias desconhecidas, embora essa abordagem exigisse maior apoio dos educadores.

Finalmente, a equipe de pesquisa analisou métodos de comparação de ensino e forneceu apoio aos educadores para incorporar as melhores práticas em suas salas de aula. A equipe sugere que os educadores devem tornar os exemplos claros e visíveis para os alunos e apresentar as duas soluções simultaneamente. Adicionalmente, os alunos eram mais hábeis em descobrir semelhanças e diferenças entre estratégias quando os educadores usavam uma terminologia bem compreendida, gestos e dicas visuais. Além disso, uma vez que os alunos identificam semelhanças e diferenças, os educadores devem usar perguntas claras para encorajar a explicação dos pontos-chave e resumir os pontos principais da comparação após a reflexão do aluno. Para melhor apoiar os educadores na incorporação de comparação no currículo, os pesquisadores enfatizam a necessidade de alta qualidade, materiais curriculares alinhados aos padrões e suporte de aprendizagem profissional. Eles desenvolveram materiais de instrução e rotinas de instrução para apoiar a comparação e discussão de várias estratégias para tópicos de Álgebra I.

A equipe acredita que este é apenas o começo de pesquisas importantes sobre estratégias de comparação e pedagogia. Seu trabalho facilitou oportunidades adicionais de pesquisa em potencial, como explorar o impacto das estratégias de comparação na atitude dos alunos em relação à matemática, ou desenvolver a capacidade dos professores de detectar quando seus alunos precisam de suporte adicional.

"Nós nos concentramos no ensino de Álgebra I e estamos ansiosos para desenvolver materiais de instrução para outros tópicos de matemática, como geometria, e para explorar suportes adicionais que possam ser necessários para promover a comparação e discussão de várias estratégias entre diversos alunos, "Rittle-Johnson explica.

A pesquisa, "Como a pesquisa em ciências cognitivas pode ajudar a melhorar a educação? O caso de comparar estratégias múltiplas para melhorar a aprendizagem e o ensino da matemática" foi publicado na edição de dezembro de 2020 da Current Directions in Psychological Sciences.