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Uma experiência de 15 anosmudando a cultura educational no MIT
Fórum de Lideranças: Desafios da EducaçãoUniversidade Anhembi Morumbi
São Paulo – Brazil
12 de Agosto de 2015
Dr. Peter Dourmashkin Departamento de Física
14 anos contínuos de experimentos com o TEAL no MIT:
Uma fusão de apresentações, tutoriais, e experimentos práticos em laboratório em um ambiente altamente tecnológico e colaborativo.
A experiência do MIT com Aprendizagem Ativa:(Technology Enabled Active Learning – TEAL)
Linha do Tempo do TEAL
Modelos: RPI’s Studio Physics (Jack Wilson)NCSU’s Scale-Up (Bob Beichner) Harvard Peer Instruction (Eric Mazur)
Outono/2001 e 2002Protótipo
Off-term E&M 8.02
Primavera/2003 – Até agoraScaled-up E&M 8.02
Outono/2003 e 2004Prototype Mechanics
8.01
Outono/2005 – Até agoraScaled-up Mechanics 8.01
Ensino e Aprendizagem Interativas
Prof. John Belcher – Fundador do TEAL
TEAL -Objetivos de Aprendizagem
Objetivos do Ensino de Física
1. Permitir que os estudantes vejam o estudo de física como
uma estrutura coerente de conceitos que descrevem a
natureza e são comprovados via experimentos.
2. Aumentar a compreensão conceitual de áreas como a
Mecânica e Eletromagnetismo.
3. Aprimorar as habilidades de solução de problemas.
4. Incorporar experiências práticas que desenvolvem
habilidades baseadas em projetos e pesquisa em laboratório.
Objetivos Gerais de Ensino
1. Afastar-se do formato passivo de aula, a fim de aproximar-se de um modelo de ambiente de aprendizagem em estúdio interativo.
2. Desenvolver habilidades de comunicação nas principais ciências.
3. Desenvolver o aprendizado colaborativo.
4. Encorajar os estudantes de graduação a ensinarem.
5. Desenvolver novos recursos de ensino e aprendizagem baseados em padrões científicos de pesquisa.
Efetivo Design
Aprendizagem Espaço
Espaço de aprendizagem: Princípios do projeto
Projeto arquitetônico baseado em:
1. Como as pessoas interagem e aprendem.
2. Modelo pedagógico: aprendizagem interativa
3. Espaço de aprendizagem se torna um laboratório para experiências com técnicas de aprendizagem ativa.
MIT 1918
Espaço de Ensino Olímpico
Transformando o Espaço de Aprendizagem: TEAL Classroom
Aprendizagem colaborativa (desenhada depois da Sala de Aula “Scale-Up” da Universidade Estadual da Carolina do Norte): nove estudantes trabalham, juntos, colaborativamente em cada uma das mesas, em grupos menores de três alunos.
Espaço de Ensino TEAL: Aprendizagem Ativa
TEAL - Sequência Modular de Ensino
1. Questões pré-modulares, online, incentivam os estudantes a se aprofundarem no material de pré-requisito
2. Primeira aula de aprendizagem ativa. (Segunda – duas horas)3. Segunda aula de aprendizagem ativa (Quarta – duas horas)4. Preparação online focando na solução de problemas5. Terceira aula de aprendizagem ativa voltada à solução de problemas
online com feedback imediato. (Sexta-feira – um hora)6. Questionário – Terça-feira7. Revisão de modulo na terça-feira à noite (Opcional)8. Encorajar os estudantes a aprender e ensinar.9. Desenvolver novos Recursos de ensino e aprendizagem baseados
em padrões científicos de pesquisa
Times de Ensino
Docentes: Condutores, oferecem conhecimento sobre o assunto, motivação, registram e analisam os resultados.
Assistentes de Pós-graduação: Aprendem a ensinar.
Assistentes de Graduação: Encorajam os estudantes a ensinar. São os principais modelos dos estudantes.
Estudantes: Instrução em pares.
(Alguns) Elementos da Aprendizagem Ativa
1. Instrução por pares (Peer Instruction) e Testes conceito (ConcepTest)
2. Simulações e Visualizações
3. Solução de problemas em grupo.
4. Atividades de descoberta
5. Discussão de questões
6. Aprendizagem baseada em projetos.
Questões conceituais
ConcepTests / Peer Instruction
Modelo: Instrução por Pares baseadas em ConcepTests, conceito de Eric Mazur, usando “clickers”.
Metodologia:
• Concept Test• Reflexão • Respostas individuais• Feedback: Ensino Just-in-Time • Discussão em pares• Resposta revisada em grupo• Explanação
Questão conceito: Força de contato
Considere uma pessoa, de pé, em um elevador em aceleração, no sentido de subida. A magnitude de força de contato de subida na pessoa é:
1. Maior que2. Igual a3. Menor que
A magnitude da força da gravidade, para baixo, na pessoa.
Questão conceito: Força de contato - Resposta
Resposta 1. Sistema: pessoa. Segunda Lei de Newton: N – mg = ma
Implica que N > mg. Logo, a magnitude da força de contato para cima é maior que a magnitude da força gravitacional, para baixo.
Diagrama da aceleração
Diagrama da força
Visualizações e Simulações
Visualizações e SimulaçõesAtividade de descoberta
Mudança de fluxo magnético induz a corrente
http://public.mitx.mit.edu/gwt-teal/FaradaysLaw2.html
Demo: Indução eletromagnética
Estudantes trabalham em pequenos grupos, no quadro branco, solucionando problemas com o feedback do instrutor.
Solução de problemas em grupo
Problema em grupo: Cabecear
Estimar a aceleração da cabeça em função da cabeceada de uma bola de futebol. Isso poderia causar alguma lesão cerebral?
Nos grupos: Discutam quais modelos e conceitos podem ser aplicados. Qual informação é necessária e quais podem ser dispensáveis?
No início, os professors oferecem motivação e direção.
Durante a resolução do problema, os professors circulam e aconselham.
Ao final, os professors fornecem explicação (conclusão).
Ativando a resolução de problemas
Especialista em Resolução de Problemas
Estudantes do MIT resolvem, aproximadamente, 10.000 problemas em quatro anos.
Os alunos aprendem como tornar-se um expert na resolução de problemas através da prática.
Desenvolvimento de confiança baseada na experiência.
Necessidade para inovação e pensamento criativo.
Atividades de Descoberta na Física
Atividades de Descoberta: Experiências de Física no Cotidiano.
1. Semanalmente, é exigido aos alunos que identifiquem exemplos conceituais de física (que eles estejam estudando) que aparecem na vida e cotidiano, usando celulares para gravar e analisar os fenômenos.
2. Esudantes fazem apresentações em video utilizando mídias (Youtube)
3. Estimular as melhores explicações e análises quantitativas dos trabalhos dos alunos.
MITx Platform
Trabalho liderado por Saif Rayyan.
Tarefas de leitura online e resolução de problemas como tema de casa.
Responder questões analíticas e de múltipla escolha usando a MITx platform.
Tranferir a entrega de alguns conteúdos para antes da aula a fim de otimizar o aprendizado na sala de aula.
Projeto atual: desenvolver uma livraria de conteúdos de materiais, questões conceito, vídeos, problemas, etc, tanto para MOOCs quanto em aulas no MIT.
Feedback Online Imediato
Feedback Online Imediato: Solução de problemas com respostas verificáveis.
Pesquisa de comportamento do alunoacerca do ensino online.
Capacitação de docentes
Wolfgang Ketterle Ernest MonizAlan Guth Marin Soljačić
A capacitação de docentes que estão acostumados a modelos tradicionais é essencial, a fim de que os mesmos entendam e aprendam como conduzir as aulas em uma sala de aula de aprendizagem ativa.
Assistentes de graduação
Gap de Gênero
O gap de gênero pode ser diminuído com mais facilidade em um ambiente de aprendizagem ativa se comparado a um formato de aula tradicional.
1. Discussão em pares2. Habilidade de fazer perguntas.3. Muitas oportunidades para praticar a resolução de
problemas.4. Aprendizagem cooperativa em um ambiente de ensino não
competitivo5. Demonstrar que a ciência e a engenharia podem resolver
problemas encontrado no dia-a-dia das pessoas.
Peer Instruction
Avaliação
Estratégia de avaliação1. Cada atividade representa um subconjunto de objetivos de
ensino. Identifique quais objetivos de ensino estão atrelados a cada uma das atividades.
2. Mensure a utilidade de cada uma das atividades registrando os resultados das questões conceito, e compare os resultados para determiner se os objetivos de ensino foram atingidos.
3. Avalie e dê nota aos trabalhos de casa.
4. Testes tradicionais.
5. Entreviste os estudantes.
Variáveis de avaliação Instrumentos
Solução de problemas
Testes com problemas quantitativos
Compreensão conceitual
1. Pré-testes and pós-testes 2. Testes espaciais.
Atitudes1. Questionários durante e após
os módulos2. Discussão em grupos focais
Instrumentos de pesquisa
Testes Conceituais - Pré/Pós: Pontuações relativas e grau de melhorias.
Testes Conceituais - Pré/Pós
Spring 2003 Control 2002 Trial 2001 Groupg N g N g N
0.52 514 0.27 121 0.46 176 Entire population
0.46 40 0.13 19 0.56 58 High0.55 176 0.26 50 0.39 48 Intermediate0.51 300 0.33 52 0.43 70 Low
Hecke g-factor
N students = 121
Grupo experimental – Outono/2001
Grupo de controle – Primavera/2002
N students = 176
Testes Conceituais - Pré/Pós: Pontuações
E&M Baixa na taxa de reprovação
Melhorias a longo prazo
• Source: Dori, Y.J., E. Hult, L. Breslow, & J. W. Belcher (2005). “The Retention of Concepts from a Freshmen Electromagnetism Course by MIT Upperclass Students,” paper delivered at the NARST annual conference.
Avaliação: Cornell
Ensino Tradicional - 2012 X Aprendizagem Ativa - 2015
Prof. John BelcherFundador do TEAL
Atual vencedor do Oersted Award, da Associação Americana de
Professores de Física
Prof. Eric Hudson
Dr. Peter Dourmashkin Dr. Sen Ben-Liao
Saif Rayyan
Time de Desenvolvimento do
TEAL