CONTRIBUTO DO LABORATÓRIO QUÍMICO VIRTUAL PARA APRENDIZAGENS NO LABORATÓRIO QUÍMICO REAL

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1 Paula Cristina da Conceição Teixeira Lopes CONTRIBUTO DO LABORATÓRIO QUÍMICO VIRTUAL PARA APRENDIZAGENS NO LABORATÓRIO QUÍMICO REAL Dissertação do Mestrado em Física e Química para o Ensino, apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, sob a orientação do Professor Doutor Pedro Manuel de Melo Bandeira Tavares. UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO 2004

2 ii Aos meus pais e irmão

3 ÍNDICE 1- INTRODUÇÃO 1.1- As Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) e a Educação Novos cenários educativos A incorporação das TIC na educação O computador na educação A integração do computador na educação Realidade virtual A Linguagem de Modelagem em Realidade Virtual (VRML) Aplicações da Realidade Virtual Laboratórios virtuais Vantagens e desvantagens do LQV Alguns estudos sobre a aplicação do LQV ao ensino da Física e Química Objectivos do trabalho Sinopse 23 2 LABORATÓRIO VIRTUAL 2.1 ChemLab 2.1- edição Professional Simulação do ChemLab Organização do ChemLab Elaboração de um protocolo Defeitos a corrigir em próximas versões Chemland Le Chat ACDLabs Virtual Lab Sugestões de utilização dos diversos programas de Química 48 3 METOLOGIA 3.1 Tipo de estudo 51 iii

4 3.2 Caracterização da amostra Material e métodos Procedimentos estatísticos 55 4 RESULTADOS OBTIDOS, ANÁLISE E DISCUSSÃO 4.1 Laboratório real Manipulação, correcta de reagentes e material de laboratório Respeito e aplicação das regras de segurança Execução das tarefas propostas Ajuda do professor para executar as tarefas propostas Análise crítica dos resultados obtidos Discussão dos resultados Laboratório virtual Dificuldades na utilização do programa Identificação e utilização correcta de reagentes e material de laboratório Execução das tarefas propostas Ajuda do professor para executar as tarefas propostas Discussão dos resultados Laboratório virtual/laboratório real Discussão dos resultados Sugestões ou comentários dos alunos Questões colocadas nos testes de avaliação sumativa 78 CONCLUSÕES 83 REFERENCIAS 88 ANEXO 1 Conteúdos programáticos 95 ANEXO 2 Protocolos utilizados 109 ANEXO 3 Inquéritos 121 ANEXO 4 Grelha de observação 125 ANEXO 5 Questões das fichas de avaliação de conhecimentos 128 iv

5 AGRADECIMENTOS Ao Professor Doutor Pedro Manuel de Melo Bandeira Tavares, pelo saber e disponibilidade com que sempre orientou todo o trabalho, que a ambos pertence; Aos elementos da Conselho Executivo da Escola Secundária do Rodo onde foi aplicado o inquérito e efectuada a investigação, Dr. Salvador Ferreira, Dr. Nelson Rodrigues e Dr. Adelino Tomé, pelo contributo valioso que dispensaram; A todos os alunos que preencheram o inquérito e fizeram parte da investigação realizada; À Ana, Ana Luísa, Jorge, Lena, Márcia, Nandinha, Natália, Olga, Sérgio, Sofia, Vilma e Xufia, pela grande amizade e empenho com que seguiram o estudo; A todos aqueles, que de uma forma ou outra contribuíram para a realização deste trabalho. v

6 RESUMO A utilização de computadores no processo ensino aprendizagem tem sido muito discutida, consequentemente gerando muitas pesquisas. Uma das aplicações que surge no desenvolvimento das novas tecnologias é a utilização do computador como ferramenta didáctica complementar dos meios tradicionais. Este trabalho enquadra-se numa filosofia de discussão e motivação da dinâmica do Ensino das Ciências, efectuando-se um estudo sobre a utilização de Laboratórios Químicos Virtuais (LQV) aplicados em conjunto com o método tradicional Laboratório Químico Real (LQR), no processo ensino aprendizagem. Para o LQV foram utilizados os seguintes programas informáticos: ChemLab, Chemland6, Le Chat e Virtual Lab. Como método foram escolhidas actividades experimentais do Programa de Química do 10ºano de escolaridade, executadas por 37 alunos (ano lectivo 2002/2003), divididos aleatoriamente em quatro grupos, de modo que em cada actividade experimental dois grupos efectuavam o método tradicional (apenas LQR) e os outros dois utilizavam o laboratório químico virtual e o laboratório químico real (LQV+LQR). Depois de cada actividade experimental os alunos efectuaram a auto-avaliação das actividades efectuadas no LQV e LQR através do preenchimento de um questionário. Paralelamente o docente preencheu uma grelha de observação de aula. Foram igualmente analisados os resultados obtidos pelos alunos nas várias questões das fichas de avaliação de conhecimentos. Os dados obtidos através dos questionários de auto-avaliação não revelaram diferenças significativas nas aprendizagens quando se utilizam ambos os métodos. A grelha de observação de aula revela que o tempo lectivo total necessário à realização da vi

7 actividade experimental é menor no método LQV+LQR. Verificou-se ainda que os alunos que utilizaram o LQV, por se sentirem mais confiantes, descuraram algumas regras de segurança no LQR. As fichas de avaliação de conhecimentos revelam diferenças significativas nos resultados da questão relacionada com a titulação, com os alunos que efectuaram este protocolo em LQV+LQR a obter melhores avaliações, devido à utilização de dois programas diferentes para o LQV. Podemos também concluir que a utilização dos laboratórios químicos virtuais foi extremamente positiva e motivadora em todo o processo ensino-aprendizagem, pelo facto de o aluno ir construindo algo do seu interesse e para o qual está motivado, tornando a aprendizagem significativa. A partir deste trabalho, é encorajador afirmar que as actividades experimentais em que utilizamos em conjunto o laboratório químico virtual e o real, além de proporcionar um ambiente propício para um ensino activo e efectivo, oferecem a oportunidade de uma melhor compreensão da Química e a formação de uma postura no aluno de contínua busca de conhecimentos, permitindo ao aluno a possibilidade de construir e/ou reconstruir os seus conhecimentos. Palavras-chave: Laboratório Químico Virtual, Laboratório Químico Real, aprendizagens, motivação, programas informáticos educacionais vii

8 ABSTRACT The use of computers in the teaching/learning process has been so discussed that arouse many investigations about the subject. One of the applications, included in the new technologies development, is the use of the computer as a didactic tool complementing the traditional means. This study is fitted in a philosophy of discussion and a dynamic motivation of sciences teaching focusing the use of virtual chemical labs (VCL) connected with the traditional method, the real chemical lab (RCL). ChemLab, Chemland6; Le Chat and Virtual Lab were the programs used to study the VCL. The chosen method included experimental activities that were taken from the Chemistry program, 10 th grade, and they were executed by 37 students (200/2003). The students were distributed in four groups in a random way. Two of these groups used only the traditional method and the other two used both virtual and real labs. At the end of each experimental activity the students made a self-evaluation about the activities filling in a questionnaire. At the same time, the teacher filled in an observation chart of the class. The final results were also analysed in the evaluation knowledge worksheets. The final data got from the questionnaires didn t reveal significant differences in the learning when using both methods. The observation chart of the class shows that the time spent in the experimental activity on both labs is less than in the RCL and students that used the VCL neglect some RCL rules of security. The worksheets of knowledge revealed that the students that worked with both labs got better marks. viii

9 The use of virtual labs was motivating and extremely positive in the teaching/learning process showing the pupils interest in building something that encouraged them. The effectiveness and activeness of this kind of learning by using both labs offered the opportunity of a better comprehension of the subject in question, Chemistry and helped students to seek data continually and build or even rebuild their own knowledge. Key words: Virtual Chemical Lab; Real Chemical Lab; learning; motivation; educational and technological programs ix

10 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS C NMR dll H NMR GC HTML IR LQR LQV RTF RV SPSS TIC UDL UV/VIS VRML Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de carbono. Extensão da aplicação informática Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de protão. Cromatografia Gasosa Hyper Text Markup Language Linguagem de hipertexto Espectroscopia de Infravermelho Laboratório Químico Real Laboratório Químico Virtual Rich Text Format Formato de ficheiro compatível com MS-Word Realidade Virtual Statistical Package for the Social Sciences Programa de análise estatística Tecnologias de Informação e Comunicação Extensão da aplicação informática Espectroscopia de ultra-violeta/visível Linguagem de Modelagem em Realidade Virtual x

11 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Módulos de simulação do ChemLab 28 Figura 2.2 Organização do ChemLab 29 Figura 2.3 Principais materiais de laboratório e equipamento disponíveis no 31 Chemlab Pro Figura 2.4 Exemplo da selecção de reagentes no menu Chemicals 32 Figura 2.5 Exemplo da visualização das propriedades químicas 33 Figura 2.6 Titulação de um ácido forte com uma base forte 33 Figura 2.7 Menu de inicio de criação de um protocolo 34 Figura 2.8 Menu para adicionar um reagente à base de dados 35 Figura 2.9 Menu de selecção dos reagentes necessários à actividade experimental 36 Figura 2.10 Menu para adicionar um reagente à base de dados 37 Figura 2.11 Menu para a escrita das reacções químicas que decorrem na 38 actividade experimental Figura 2.12 Menu para a introdução das opções necessárias à actividade experimental 39 Figura 2.13 Painel de entrada no programa Chemland 41 Figura 2.14 Painel de acesso a cada um dos temas do programa 42 Figura 2.15 Preparação de soluções 42 Figura 2.16 Painel de entrada do programa Le Chat 43 Figura 2.17 Exemplo de uma simulação de equilíbrio químico de uma reacção 44 endotérmica em que se diminui o volume Figura 2.18 Exemplo de estrutura desenhada em ChemSketch/ACD 45 Figura 2.19 Exemplo de estrutura visualizada em 3D Viewer/ACD 46 Figura 2.20 Apresentação do programa Virtual Lab (Vlab) 46 Figura 2.21 Exemplo de uma simulação de uma titulação de ácido forte com uma base forte 47 Figura 3.1 Distribuição dos alunos por género 51 Figura 4.1 Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à manipulação, correcta de reagentes e 59 material de laboratório Figura 4.2 Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes ao respeito e aplicação das regras de 60 segurança xi

12 Figura 4.3 Figura 4.4 Figura 4.5 Figura 4.6 Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à execução das tarefas propostas Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à ajuda do professor para executar as tarefas propostas Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à análise crítica dos resultados Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes às dificuldades na utilização do programa Figura 4.7 Figura 4.8 Figura 4.9 Figura 4.10 Figura 4.11 Figura 4.12 Figura 4.13 Figura 4.14 Figura 4.15 Figura 4.16 Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à identificação e utilização correcta de reagentes e material de laboratório Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à execução das tarefas propostas Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à ajuda do professor para executar as tarefas propostas Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à motivadora para a utilização do programa Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes ao recurso a este tipo de programa ajudar a uma melhor compreensão e execução das tarefas propostas Resultados totais obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D, referentes à utilização do programa nas aulas experimentais Resultados obtidos na ficha de avaliação de conhecimentos na questão relacionada com a actividade experimental A, preparação de uma solução Resultados obtidos na ficha de avaliação de conhecimentos na questão relacionada com a actividade experimental B, velocidade da reacção Resultados obtidos na ficha de avaliação de conhecimentos na questão relacionada com a actividade experimental C, equilíbrio químico Resultados obtidos no teste de avaliação sumativa na questão relacionada com a actividade experimental D, titulação xii

13 ÍNDICE DE QUADROS E TABELAS Quadro 2.1 Sugestões de aplicação dos diversos programas de Química 48 Quadro 4.1 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 58 Quadro 4.2 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 60 Quadro 4.3 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 61 Quadro 4.4 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 63 Quadro 4.5 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 65 Quadro 4.6 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 69 Quadro 4.7 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 70 Quadro 4.8 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 71 Quadro 4.9 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 73 Quadro 4.10 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 74 Quadro 4.11 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 75 Quadro 4.12 Resultados obtidos no inquérito das actividades experimentais A, B, C e D 76 Tabela 3.1 Distribuição etária dos alunos em função do género 52 Tabela 3.2 Utilização do computador 52 Tabela 3.3 Planificação das actividades em laboratório virtual e laboratório real 53 xiii

14 Não sou, junto de vós, mais do que um camarada um bocadinho mais velho, sei coisas que vocês não sabem, do mesmo modo que vocês sabem coisas que eu não sei ou já esqueci. Estou aqui para ensinar umas e aprender outras. Ensinar, não: falar delas. Aqui e no pátio e na rua e no vapor e no comboio e no jardim e onde quer que nos encontremos. Não acabei sem lhes fazer notar que a aula é nossa. Sebastião da Gama in Diário (1958) xiv

15 1 Introdução

16 1. Introdução A utilização de computadores no processo ensino aprendizagem tem sido largamente investigada, principalmente a partir de 1970, com as novas possibilidades que os computadores pessoais ofereceram [1]. Das inúmeras aplicações que surgem no desenvolvimento das novas tecnologias destaca-se a utilização do computador como ferramenta didáctica complementar aos meios tradicionais. É neste âmbito que incide o presente trabalho, ao investigar a aplicação de Laboratórios Químicos Virtuais (LQV) como complemento ao método de ensino - aprendizagem da Química no Laboratório Químico Real (LQR). Neste capítulo, referir-se-ão alguns aspectos gerais sobre a utilização das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) e a importância dos Laboratórios Químicos Virtuais, após o que se descreverão os objectivos do presente trabalho. Terminar-se-á com a definição das metas e a sinopse deste trabalho As Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) e a educação O mundo que nos rodeia está em constante transformação. Estamos perante grandes desafios em todas as áreas existindo novas directrizes para a educação [2]. O cidadão deste novo milénio precisa de ser criativo, participativo e activo, preparado para enfrentar as mudanças que ocorrem na sociedade. Presentemente os professores estão diante de novas exigências para ajudar o aluno a cumprir tais objectivos. Entre os novos desafios, está a utilização das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC). As TIC podem ser definidas como um novo conjunto de ferramentas, suportes e canais para o tratamento e acesso à informação. A sua característica mais visível é o 2

17 1. Introdução carácter radical e inovador e a influência mais notável estabelece-se na mudança tecnológica e cultural, tendo como ponto de convergência o computador [3] Novos cenários educativos Brunner [4:pp.4-7] realiza um breve resumo histórico no qual identifica três revoluções que alteraram a forma de conceber e produzir a educação durante os últimos séculos: Primeira revolução (antes do século XV): o aparecimento de escolas medievais, em que se passou de um paradigma familiar e comunitário a um paradigma institucional, metódico e didáctico de organização do processo de educação. A formação escolar baseava-se na cultura oral, privilegiandose a memória ( um sabe o que pode recordar ). Segunda revolução (entre o Renascimento e a Revolução Industrial): a criação dos sistemas escolares públicos (uma nova forma de organizar a cultura nacional). De um paradigma privado passa-se a um público. De um paradigma de institucionalidade fragmentada a um de concentração da tarefa educativa. Pela primeira vez aparecem componentes do que hoje conhecemos como sistema estatal de educação (conjunto de instituições públicas formais e dedicadas exclusivamente ao ensino). Este processo será acompanhado por uma gradual secularização e homogeneização da educação, facilitadas pela difusão da imprensa, o uso de idiomas vernáculos e o desenvolvimento de uma incipiente cultura científica [5]. Aparecem as primeiras revistas científicas (metade do século XVII). A mudança 3

18 1. Introdução tecnológica marca a passagem de cultura oral a uma supremacia do material impresso [6]. Terceira revolução (a partir da revolução industrial): a educação massiva (extensão do processo educacional a todos), com a função de preparar as pessoas para responder aos novos requerimentos da economia. Saber ler e escrever passa a ser o passaporte requerido para ingressar na Galáxia Gutenberg [6]. A massificação da escola devia contribuir, adicionalmente, à construção da nação, tarefa que é da responsabilidade da educação estatal. Durante os dois últimos séculos estas características determinaram a estrutura e as rotinas da escola como a conhecemos hoje em dia. Em resumo, a terceira revolução criou um novo paradigma, mudando a mesma essência do processo de produção educacional e aproximando a escola ao modelo industrial de massas. A sua pretensão e resultado foram universalizar a educação, começando pela primária e progressivamente (sem que esta tarefa, afirmamos, se tenha completado) aos níveis superiores. Segundo Brunner [4:pp17-22], é provável que na actualidade estejamos perante uma quarta revolução (a partir do último quarto do século XX). Fala-se de uma mudança do paradigma tecnológico, a revolução tecnológica, quando o núcleo das tecnologias emergentes, para além de induzir novos produtos, transforma os processos essenciais da sociedade e, por isso, penetra em todos os domínios da actividade humana. Então, a quarta revolução é sustentada no novo paradigma tecnológico, fundamentado nos processos de globalização e das novas tecnologias de informação e comunicação que caracterizam um novo tipo de sociedade: a sociedade da informação. 4

19 1. Introdução Todas estas mudanças configuram novos contextos educativos cujas características mais relevantes são: O conhecimento deixa de ser lento, escasso e estável. Pelo contrário, está em permanente expansão e renovação. A escola deixa de ser o único meio que põe em contacto as novas gerações com o conhecimento e a informação. Frente à saturação informativa proveniente das novas tecnologias, a escola tem uma nova função na educação dos sujeitos. A palavra do professor e o texto escrito deixam de ser os únicos suportes da comunicação educacional. As novas competências e destrezas atribuídas à escola impõem maior flexibilidade e atenção às características de cada aluno, permitindo um desenvolvimento em cada um de múltiplas inteligências. Destacam-se a capacidade de resolução dos diversos problemas complexos e ambíguos do mundo real, a iniciativa pessoal, a atitude para assumir responsabilidades, a habilidade para trabalhar em conjunto com os outros, para comunicar em ambientes laborais altamente tecnicistas e destrezas bem desenvolvidas de leitura e computação. Os métodos de ensino tradicionais deixam de ser os únicos disponíveis para ensinar e aprender. De repente, a instituição inabalável, como alguns caracterizam a escola, encontra-se com uma força irresistível : as tecnologias da sociedade e da informação. A educação deixa de se identificar exclusivamente com o ambiente estado nação e ingressa na esfera da globalização. Neste sentido a escola tem uma 5

20 1. Introdução importante função na busca do equilíbrio entre o global e o local e entre o material e o espiritual. A escola deixa de ser uma agência formativa que opera num meio estável de socialização; deve envolver-se nas mudanças que experimentam os outros agentes socializadores (família, comunidade, igreja) e aceitar o desafio que se desprende da ambiguidade normativa que tende a imperar A incorporação das TIC na educação O processo educativo tem, como objectivo final, o desenvolvimento de capacidades fundamentais para a inserção do indivíduo na sociedade. Para melhorar este processo devem-se considerar, por um lado, factores inerentes ao indivíduo, tais como a motivação, o nível formativo, a experiência, as habilidades pessoais e a responsabilidade que ele assume, as quais determinam o seu próprio estilo de aprendizagem; por outro lado, existem factores externos, próprios do meio que o rodeia, que levam à necessidade de uma formação contínua, individualizada e muito actualizada, implicando uma formação flexível e de qualidade. As TIC apresentam-se como uma ferramenta ao dispor quer do formando quer do formador, recorrendo, por exemplo, a cursos interactivos multimédia, programas de simulação ou programas de apoio à resolução de problemas. Algumas das vantagens das TIC foram postas em manifesto na Grã-Bretanha pelo Conselho Nacional para a Tecnologia Educativa [7, Comissão Europeia]. Foi elaborada em 1994 uma lista de potencialidades das TIC na educação, entre as quais podíamos destacar as seguintes: 6

21 1. Introdução a) As TIC motivam e estimulam a aprendizagem; igualmente podem proporcionar um meio de aprendizagem em que o utilizador não se sinta pressionado e coibido. b) As TIC têm flexibilidade para satisfazer as necessidades e capacidades individuais. c) Os computadores podem reduzir o risco de fracasso na formação. Os utilizadores que tiveram dificuldades com a aprendizagem podem sentir-se estimulados com o uso das TIC, já que favorece a consecução de bons resultados onde previamente ocorreram fracassos. d) As TIC dão aos utilizadores acesso imediato a uma fonte mais rica de informação, apresentando-a de uma nova forma que ajuda os utilizadores a entendê-la e a assimilá-la mais adequadamente. e) As simulações por computador permitem o pensamento sistémico sem abandonar a profundidade na análise. Ideias difíceis fazem-se mais compreensíveis quando as TIC as tornam visíveis. f) Alunos com profundas e múltiplas dificuldades de aprendizagem podem ser motivados a fazer actividades enriquecedoras e formativas. As TIC podem inclusivamente compensar as dificuldades de comunicação e aprendizagem de utilizadores com deficiências físicas. g) O uso das TIC obriga os professores a ter uma nova visão sobre o ensino e sobre as formas de aprendizagem. h) As TIC oferecem potencial para um efectivo trabalho de grupo. i) Os sistemas de aprendizagem informatizados podem ajudar a poupar tempo e dinheiro. 7

22 1. Introdução Há igualmente alguns inconvenientes, que se podem assinalar, e que derivam fundamentalmente de um mau emprego das novas ferramentas surgidas com as TIC. Em primeiro lugar as limitações de um utilizador que não domina um mínimo de informática. Esta limitação é hoje em dia muito menor que há alguns anos, dependendo apenas da habilidade do programador em ajustar as interfaces gráficas ao nível de conhecimentos do utilizador. Como exemplo, podemos referir os jogos didácticos em computador no qual qualquer criança com 4 anos (ou até menos) lida na perfeição. Uma má concepção dos conteúdos pode originar uma desorientação do utilizador, devido a uma sobrecarga de informação administrada ao mesmo. Neste contexto deve-se distinguir a utilização de programas mais ou menos complexos, da navegação na Internet em busca de informação. No nosso sistema de ensino, as TIC fazem parte dos curricula desde o 3º ciclo do ensino básico até ao ensino secundário. O Documento Orientador da Revisão Curricular do Ensino Secundário [8] refere que: O ensino obrigatório das TIC é um imperativo educativo, mas também social e cultural. Não basta saber aceder à Internet, substituir a máquina de escrever por um processador de texto ou construir um gráfico a partir de uma folha de cálculo. As técnicas e o domínio dos processos de sistematização e tratamento de informação, das aplicações ligadas ao desenho assistido por computador, ou a capacidade de produzir conteúdos para a Internet, são domínios estratégicos do conhecimento a que não poderemos ficar alheios. Não nos podemos circunscrever à formação de potenciais consumidores de informação. Pelo contrário, o desafio da escola do futuro está na capacidade de formar para a produção, tratamento e difusão da informação. 8

23 1. Introdução 1.2 O computador na educação A utilização do computador no processo ensino aprendizagem tem sido motivo de investigações nas mais variadas esferas, por exemplo: na mudança dos paradigmas educacionais [9], na utilização do computador como recurso auxiliar inovação conservadora [10: pp ] e na mudança de actuação do educador [11]. Existem pesquisas relacionadas quando, como e onde usar esta ferramenta no meio educacional [2, 12]. A questão quando utilizar o computador está centrada no estabelecimento de critérios de decisão do momento apropriado à utilização desta tecnologia no processo educativo. Hoje os computadores estão a ser utilizados desde o 1º ciclo do ensino básico até ao ensino universitário. Também faz parte da educação informal, onde os indivíduos trocam informações e experiências no quotidiano das suas vidas, de forma muitas vezes involuntária, no trabalho, no comércio ou no lazer. A utilização dos computadores no meio educativo é hoje uma das questões mais pertinentes e debatidas. Existem diversas maneiras de como utilizar os computadores na educação. O computador pode ser usado na educação como máquina de ensinar ou como ferramenta. O uso do computador como máquina de ensinar consiste na informatização dos métodos de ensino tradicional. Do ponto de vista pedagógico, esse é o paradigma instrucionista. Alguém implementa no computador uma série de informações, que devem ser passadas ao aluno na forma de um tutorial, exercício prático ou jogo. Entretanto, é muito comum encontrarmos essa abordagem sendo usada como uma abordagem construtivista, ou seja, para propiciar a construção do conhecimento na mente 9

24 1. Introdução do aluno. Embora, o paradigma seja ainda instrucionista, esse uso do computador tem sido caracterizado, erroneamente, como construtivista no sentido piagiano. Piaget [13] observou que a criança constrói a noção de certos conceitos porque ela interage com objectos do ambiente onde vive. Essa interacção propicia o desenvolvimento de esquemas mentais, e portanto à aprendizagem. Entretanto, esse desenvolvimento é fruto do trabalho mental da criança e não de um processo de ensino ou transmissão de informação. Com o objectivo de evitar essa noção errónea sobre o uso do computador na educação, Papert [14] denominou de construcionista a abordagem pela qual o aprendiz constrói, através do computador o seu próprio conhecimento paradigma construticionista. Na noção de construticionismo de Papert existem duas ideias que contribuem para que este tipo de construção do conhecimento seja diferente do construtivismo de Piaget. Primeiro, o aprendiz constrói alguma coisa ou seja, é a aprendizagem através do fazer, do colocar a mão na massa. Segundo, o facto de o aprendiz estar construindo algo do seu interesse e para o qual está motivado. O envolvimento afectivo torna a aprendizagem significativa. O computador no paradigma construticionista deve ser usado como uma ferramenta que facilita a descrição, a reflexão e a dispersão de ideias. Então o computador pode ser utilizado nos mais diversos ambientes, tornando a questão onde usar apenas uma consequência da sua versatilidade. As características de flexibilidade, aliadas à sua versatilidade, fazem com que o computador possa ser usado como meio ou recurso didáctico diferente dos tradicionais abrindo perspectivas ilimitadas. Actualmente são muito diversas as formas de utilização do computador, quer como instrumento de investigação quer como ferramenta de ensino e aprendizagem. A 10

25 1. Introdução necessidade de diversificar métodos de ensino e aprendizagem para colmatar o insucesso escolar e a falta de material nas actividades experimentais, que é visível nas Ciências Naturais e Exactas, conduzirá ao uso crescente do computador no ensino das ciências nomeadamente na Física e Química [1] A integração do computador na educação A utilização de computadores no processo ensino-aprendizagem tem aberto um leque de discussões a esse respeito. Não é um assunto consensual, as divergências são inúmeras e as resistências bem grandes. Muitos educadores pensam que a utilização do computador na escola irá mudar totalmente a sua forma de actuação [11]. Alguns afirmam que o computador pode substituir os professores, mudando a escola, tornando-a diferente da que estamos acostumados a conviver. Eliminar-se-ia o contacto do aluno com o professor e, portanto, desaparecia o contacto humano da educação. Este receio é mais que evidente quando se adopta o paradigma instrucionista. Nesse caso, tanto o professor como o computador podem exercer a função de transmissores de factos. Assim, se o professor se colocar nesta posição certamente que corre o risco de ser substituído [15]. Outros pensam que o computador virá contribuir muito para a escola e para o processo ensino-aprendizagem, porém não descartam a participação do professor [14]. Talvez o professor e a própria escola tenham actuações diferentes das que tenham hoje, porém devem coexistir. Já outros pensam [10] que a contribuição que traz a utilização de computadores na educação não passa de inovações conservadoras, onde o computador apenas realiza o que 11

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