Estudo une pesquisa de comportamento animal e codificação de computador para envolver crianças em STEM
Um gráfico representando a codificação de um aluno. Crédito:Universidade Carnegie Mellon Os professores enfrentam hoje um certo enigma, de acordo com um novo estudo realizado por pesquisadores da Carnegie Mellon University e do Rochester Institute of Technology. Seu objetivo é preparar jovens estudantes para entrar em um mundo em rápida mudança. Mesmo os trabalhos básicos exigem proficiência técnica, o que requer habilidades computacionais e analíticas. Para responder a esta necessidade, muitos educadores estão a pressionar para incorporar estas importantes competências STEM no currículo elementar.
Aqui está o problema. Os jovens estudantes podem perder o interesse e até desenvolver aversão às tarefas que desenvolvem as competências associadas ao pensamento computacional. Estudos anteriores apontaram para taxas de conclusão historicamente baixas em áreas STEM, com a ciência da computação entre as mais baixas. É necessária uma ponte para envolver os alunos nas tarefas de desenvolvimento destas importantes competências do século XXI.
"Às vezes, os alunos se desvinculam da ciência porque não veem a ciência que fazem em sala de aula como algo conectado ao mundo real", disse Jessica Cantlon, professora associada de Neurociência e Psicologia do Desenvolvimento Ronald J. e Mary Ann Zdrojkowski na Carnegie. Melão. "Quando os jovens estudantes se envolvem em experiências científicas autênticas, podem absorver os factos de forma mais eficaz."
Ao contrário da sala de aula, a ciência não se enquadra em caixas organizadas e separadas. A ciência do mundo real é interdisciplinar. As tentativas anteriores de construir esta ponte centraram-se em tópicos como robótica, jogos ou animações, mas a natureza de nicho deste assunto muitas vezes deixa muitos estudantes desinteressados.
Cantlon e seus colegas adotaram uma abordagem diferente. Eles fundiram um tópico que as crianças do 3º ao 6º ano gostam (animais) com outro que a maioria das crianças poderia considerar como um prato de couve de Bruxelas fumegante (codificação de computador). Os resultados do programa piloto estão disponíveis na edição de 2 de abril da revista STEM Education Research .
"O foco deste estudo piloto é se, em princípio, os alunos podem adquirir habilidades em pensamento computacional durante uma experiência científica autêntica e de formato relativamente curto", disse Cantlon. “Ao aprender essas habilidades, os alunos também mantiveram ou ganharam entusiasmo ao longo da experiência imersiva única do projeto no comportamento animal”.
Cantlon e seus colegas desenvolveram um programa educacional em colaboração com o Primate Portal, uma exposição no Seneca Park Zoo, em Rochester, na qual o público pode observar babuínos-oliva resolvendo problemas apresentados como tarefas computadorizadas em um computador com tela sensível ao toque. Através do programa, os alunos aprenderam uma linguagem de codificação básica (Scratch) para desenvolver um jogo que os babuínos-oliva do zoológico jogam para testar sua inteligência. Embora os alunos tenham a liberdade de criar seu jogo, eles recebem diferentes estruturas como ponto de partida, como um jogo de correspondência ou um jogo de busca, como "Onde está Wally?"
No final do curso de programação de cinco dias, os alunos fizeram uma visita de campo ao zoológico para observar os primatas jogando os jogos que programaram.
"Os alunos definitivamente lutam com a complexidade do código, pois tinham pouca ou nenhuma experiência com codificação", disse Greg Booth, professor do programa REACH para alunos superdotados/talentosos na QUEST Elementary, no Hilton Central School District, que trabalhou com o pesquisadores deste projeto. "Eles não tiveram a oportunidade de fazer (programação) na escola antes disso e tinham uma enorme motivação intrínseca para aprender e desenvolver suas habilidades de codificação."
Na primeira iteração deste projeto piloto, a equipe envolveu 57 alunos do ensino fundamental de três escolas primárias no oeste de Nova York, dos quais 36 completaram pesquisas pré e pós para avaliar as habilidades adquiridas durante as aulas.
“É raro alguém coletar dados de intervenções informais entre professores e cientistas”, disse Cantlon, primeiro autor do estudo. "O tamanho do efeito (do estudo) é grande, porque (os alunos) aprenderam muitas novas habilidades de pensamento computacional ao concluir os projetos de codificação."
De acordo com Cantlon, o tamanho do efeito do estudo é grande porque os alunos iniciaram o curso com pouco ou nenhum conhecimento sobre codificação e desenvolveram habilidades de codificação definidas que apoiaram o pensamento computacional. Por exemplo, os alunos aprenderam a escrever declarações condicionais, um loop no código e a interpretar declarações lógicas.
Além disso, os alunos experimentaram um aumento significativo na precisão e nas tentativas de resolução de problemas. O projeto também mostrou que é possível integrar o aprender e o fazer no currículo dos alunos do ensino fundamental.
“Adoro ver as crianças se interessarem pela ciência, especialmente as meninas”, disse Caroline DeLong, professora do RIT e coautora do estudo. "Este programa é uma forma fantástica de utilizar o amor das crianças pelos animais como uma ponte para aprender novas habilidades computacionais e uma forma de mostrar-lhes como a ciência funciona em tempo real."
As pontuações de pensamento computacional dos alunos melhoraram 17% do início ao fim do curso. Não houve diferença no nível de melhoria entre meninos e meninas que participaram do programa. Além disso, os alunos elogiaram o programa, citando o interesse pela criatividade e independência durante o processo de aprendizagem.
Segundo Cantlon, o programa mostra que é possível aumentar o interesse dos alunos pela ciência e cultivar competências essenciais do século XXI.
"Sim, é possível envolver os alunos desde cedo, na escola primária, e conectá-los aos interesses STEM em algo que eles podem considerar chato:codificação", disse Cantlon. "É importante envolver os alunos antes que eles decidam que STEM não é para eles e enquanto eles ainda estão abertos para aprender sobre STEM e, esperançosamente, chegarem a uma nova conclusão de que STEM é para eles."
Cantlon e seus colegas pretendem expandir esta abordagem para envolver um grupo mais diversificado de estudantes em estudos futuros.
