Uso de Hypermedia cooperativo em avaliação de Mapa Conceitual para aprendizagem Interdisciplinar de Ciências

Uso de hypermedia cooperativo em avaliação de mapa conceitual para aprendizagem interdisciplinar de Ciências

Laura Hellena Falceta Graduanda em Licenciatura em Ciências da Natureza

X CICLO DE SEMINÁRIOS | 2017

Laura Hellena Falceta agradece à Universidade de São Paulo pela bolsa de iniciação científica concedida por meio do Programa Unificado de Bolsas de Estudos

O Paper

Revista

Research in Science Education

• Tem foco em educação na ciência acadêmica;

• Tem pesquisas de interesse para um público amplo;

• Trata de infância inicial, primário, secundário,

terciário, ambiente de trabalho e aprendizado

informal (na educação de ciências);

• Buscam diversidade na representação de seus artigos.

• Seu Fator de Impacto é de 0,895.

Fonte: Springer

Autores

Steffen Schaal • Formação

• Full Professor Pädagogische Hochschule Ludwigsburg (Alemanha) – Educação de Ciências. Universidade Otto-Frederico de Bamberg (Alemanha) – Educação de Ciências. • Ph.D Pädagogische Hochschule Ludwigsburg (Alemanha) – Instituto de Ciências Naturais e Tecnologia.

• Área de estudo Biologia Humana, Educação de Adultos e Didática.

Fonte: ResearchGate; Universität Bayreuth; Ludwig-Maximilians-Universität München.

Autores

Franz X. Bogner • Formação

• Professor Faculdade de Biologia, Química e Ciências da Terra Didática da Biologia - Universidade de Bayreuth (Alemanha).

• Área de interesse Ambiente/Ecologia/Biodiversidade, Saúde, Computadores em sala de aula e Aprendizagem em laboratório.

Raimund Girwidz • Formação

• Full Professor Professor/cadeira de Educação de Física – Universidade de Munique Ludwig-Maximilians (Alemanha).

• Área de interesse Processos de ensino e aprendizagem em Educação de Física, Visualização, Design Multimedia em ambientes de aprendizado.

Educação de Ciências

• A aquisição de conhecimento conceitual adequado envolve a interconexão de conceitos de ciência básica de diferentes áreas.

• Aprendizado em cursos interdisciplinares podem levar a um pensar mais complexo.

• Essencial que tenha retenção de conhecimento de longo prazo.

• Implementar atividades de aprendizado autênticas e aprendizado cooperativo em contexto real promove reagrupamento de conhecimento.

• Em domínios de conhecimento mais complexos os alunos irão provavelmente precisar de apoio instrucional.

Hypermidia

Ligamento cruzado de nós de informação e sequências multimídia, como áudios, vídeos e/ou realidade virtual

• Ambiente de aprendizado hypermedia pode ajudar na construção de conhecimento em áreas complexas.

• Conexão de nós de informações com diferentes tipos de ligação.

• Estudantes sendo capazes de encontrar informações e auxiliados no processo de aprendizagem, em seu próprio ritmo.

• Multimodalidade.

• Promove construção ativa de conhecimento e reduz o perigo de produzir conhecimento inerte.

Aprendizagem entre pares

• Estudantes precisam reestruturar e elaborar conhecimento e ainda comunicar suas ideias durante a resolução de problema.

• Há potencial para situações de aprendizado em pares, havendo melhores resultados.

• Aprendizado cooperativo X aprendizado individual.

• Situações de aprendizado cooperativo podem ser menos eficientes.

• Interação com um parceiro pode ser crucial para uma carga cognitiva extrínseca.

• Ferramentas estruturadas em computador podem fornecer um conteúdo ou interação que reduz a carga cognitiva em excesso.

Novo conhecimento relacionado a conhecimentos já estabelecidos.

Mapas conceituais

• Aprendizado interdisciplinar tem que ser baseado em uma estrutura de conhecimento adequada e sustentável.

• Estruturas de conhecimento consistem em conceitos interconectados.

• Avaliação com Mapeamento conceitual pode ser uma ferramenta adicional.

• Avaliação de Mapa Conceitual pode revelar efeitos delicados de instrução, que não seriam vistos.

• Testes tradicionais.

Objetivo

Avaliação de mapa conceitual com hypermedia interdisciplinar em ambiente de aprendizado.

Foco: Construção de conhecimento conceitual interrelacionado com conceitos científicos. Formato da atividade: Alunos trabalham em duplas. Domínio: Termodinâmica e hibernação de mamíferos.

Hipótese de trabalho

Objetivos específicos: (1) Monitorar as habilidades em construção de conhecimento integrado

cooperativo.

(2) Acessar a influência de aprendizado cooperativo se os indivíduos em uma dupla tem diferentes níveis de conhecimento.

A construção de conhecimento cooperativo dos estudantes usando hypermedia interativa em ambiente de aprendizado levaria a uma maior

expertise no domínio.

Procedimentos de pesquisa

Alunos de junior high school, nona série. 106 pupilos, entre 15-16 anos. - Todos alunos tinham familiaridade com o

programa (MaNet® 1.4).

Duplas: N = 53 30 68

Distância dos pares

3 dias

Pré-teste

30 min

Últimas notas Habilidades orais

Pós-Teste

Avaliação dos mapas

Pontuações: (1) Relação entre conceitos (2) Níveis hierárquicos (3) Ligações cruzadas (4) Exemplos específicos

Diferentes níveis e guias nas tarefas de mapa (1) Acurácia da proposição (2) Convergência com mapa referência (3) Pontuação saliente (razão de proposições corretas e

ligações em referência a todos)

Validade e confiabilidade para vários métodos.

Usaram: (a) Atributos estruturais (b) Escalas de convergência com mapa de referência

Este estudo demonstrou ter alta confiabilidade. Então é útil para a prática para educação de ciências.

Comparação de métodos de pontuação holística, relacional e estrutural com ou sem mapa mestre.

Habilidades explanatórias MC está realmente calculando o que é dito

Programa utilizado

MaNet® 1.4

Usaram MaNet® 1.4 – MaResCom 2006 para analisar mapas conceituais.

Relevantes atributos estruturais: (1) Volume do MC (número total de relações) (2) Robustez (fragmentação em sub-mapas) (3) Número de proposições (relacionadas ao volume)

A alta inter-conectividade entre diferentes conceitos e uma baixa robustez indicam uma boa estrutura de

conhecimento.

Construção de mapas intuitivamente na tela

Uso de esquemas automáticos de pontuações

A análise de atributos estruturais e correspondência com mapa de referência para monitorar avanços dos alunos

Comparação dos mapas anteriores, para avaliar o aprendizado e a melhoria dos atributos estruturais

Permite

Pontuação dos mapas

Correspondência de Pontuação para um Alvo de Aprendizagem

Cálculo simples de matriz de correspondência

Mapa do

aluno

Mapa de

referência

Válido e confiável

Bom

Aborda o aprendizado alvo da atividade hypermedia, não para a visão geral do tema

89% de concordância com os especialistas

Coeficiente de Correspondência C = similaridade

Lista de conceitos e relações

Os mapas foram analisados em sua convergência para o

objetivo de aprendizado

Pré e pós-teste Validade suficiente



𝐶 = 𝑐𝑛𝑐 + 𝑐𝑐 − 𝑚𝑐 + 𝑤𝑐

𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐çõ𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑠𝑠í𝑣𝑒𝑖𝑠

Deverá ficar entre -1 e 1. Sendo C=1 uma total conformidade com o mapa de referência.



𝐶 = 𝑐𝑛𝑐 + 𝑐𝑐 − 𝑚𝑐 + 𝑤𝑐

𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐çõ𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑠𝑠í𝑣𝑒𝑖𝑠

Cw indica o peso do coeficiente de correspondência considerando o número total de interconexões. Há três configurações de similaridade com mapa de referência que aumentam a acurácia (conceitos ligados). • C1: Sem direção e termo de ligação – todas essas ligações entre dois conceitos são contadas. • C2: Sem direção, com termo de ligação – ligações são contadas, se termos de ligação são corretos. • C3: Com direção e termo de ligação – ligações contadas, se direção e termos são corretos.

Um mapa com poucas ligações pode ter valor maior mesmo tendo menos ligações.

Resultados - Estrutura

Hipóteses testadas: (1) A estrutura de mapa conceitual melhora através de aprendizagem cooperativa no ambiente hypermedia. (2) Os mapas dos alunos iriam se ajustar aos poucos ao mapa do especialista. (3) Pares homogêneos obtém resultados melhores que pares heterogêneos.

O volume dos mapas aumentou consideravelmente. Diminuiu a robustez. Aumentou o número de proposições corretas.

Razão de proposições corretas relativa ao volume de pré-teste a pós-teste.

Este resultado suporta a hipótese (1).

Correspondência

Esse procedimento é utilizado para verificar a correspondência entre dois mapas objetivamente. Os mapas estão correspondendo mais no pós-teste, o que indica um aprendizado bem sucedido e uma construção adequada da estrutura do conhecimento. Este resultado confirma a hipótese (2).


Os pares poderiam ter diferentes níveis em conhecimento prévio em ciências. Pares se distanciaram entre zero até 2,5. Escala: melhor = 1; pior = 5. Os valores indicaram o padrão de que quanto menor a distância dos pares melhores eram os resultados de aprendizagem.

Resultados - Pares


Discussão - Mapas

• Mapas conceituais ficaram melhores. • Mais consistentes. • Mais elaborados. • Mais conexões corretas. • Maior similaridade com o mapa de referência do especialista. • Desenvolveram estrutura do conhecimento mais adequada. Nessas condições o uso de hypermedia auxilia nesta construção de conhecimento interdisciplinar

De acordo com outros estudos, indicaria uma estrutura de conhecimento mais complexa.

Discussão - Hypermidia

• Boa forma de aquisição e retenção de conhecimento.

• Consome menos tempo para Biologia e Física.

• Materiais de aprendizado virtual produzem ganhos de conhecimento similares aos tradicionais e autoconfiança para os alunos.

• Aprendizado virtual pode também contribuir com o avanço do conhecimento, entretanto não pode substituir específicas vantagens de atividades manuais.

• É então um bom suplemento.

Discussão - Pares

• Grupos homogêneos apresentaram mapas com maior qualidade do que heterogêneos.

• A heterogeneidade da sala deve ser levada em conta. • A primeira forma de medir o conhecimento dos alunos foi

tradicional neste estudo, que se relaciona a reprodução e aplicação de conhecimento, e não considera comunicação, interação e cooperação.

• Métodos tradicionais não são boas formas de medir a performance dos alunos nesses aspectos.

• Ressalta-se a relevância de conhecimento prévio como fator

de aprendizado.

Outros estudos também descreviam como a

colaboração poderia não ser benéfica em ambientes para

alunos com nível de desenvolvimento baixo.

Discussão - Geral

• Os pares construíram os mapas rapidamente e com eficiência.

• A análise empírica computacional mostrou claramente os efeitos de aprendizagem e permitiram a interpretação direta do conhecimento dos alunos e suas habilidades.

• Mapas na tela foi eficiente e muito intuitivo.

• Obteve-se resultados consistentes em retenção de conhecimento conceitual. Indica a validade deste procedimento nestes aspectos.

• Avaliação com mapa não é comum na comunidade da educação de ciências, e mais experiências são necessárias.

Perspectivas

• Estudo demonstra o potencial desta abordagem interdisciplinar com hypermedia no domínio citado.

Pode ser válido para outras áreas interdisciplinares da educação de ciências. • É um estudo ainda inicial que necessita que mais pesquisas sejam realizadas.

Outros estudos sobre o assunto apontam para a mesma direção.

• Fácil para professores conseguirem resultados usando Mapas Conceituais.

• Comparação de mapas individuais com mapas de referência podem se tornar um alvo de aprendizagem.

• Atividades de mapa conceitual por computador podem melhorar os resultados de aprendizagem em disciplinas de ciências.