Experimentar é importante para o aprendizado

Com a prototipagem, as disciplinas das chamadas ciências duras (mas não só) têm ganhado novo colorido para os alunos

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“É fazendo que se aprende a fazer aquilo que se deve aprender a fazer.” Longe de ter sido proferida por algum apóstolo moderno da tecnologia, essa frase foi cunhada por Aristóteles em sua Ética a Nicômaco e resiste a mais de 2.300 anos de história, servindo a distintos olhares sobre o fazer. Experimentar como forma mais eficiente de aprendizado, portanto, não é uma ideia nova. Nossos antepassados desenvolveram técnicas de sobrevivência basicamente por meio de tentativa e erro através dos séculos. Por que então a educação formal se afastou tanto da experimentação, deixando essa forma de aprendizado como coadjuvante – opcional, ainda por cima – no processo de ensino-aprendizagem?

De tempos em tempos, “um novo conjunto de habilidades e atividades intelectuais se tornam cruciais para o trabalho, a convivência e a cidadania – frequentemente democratizando tarefas e habilidades anteriormente acessíveis a especialistas”. O trecho é do artigo “Digital fabrication and ‘making’ in education: The demo­cratization of invention” (em tradução livre, Fabricação digital e o ‘fazer’ na educação: A democratização da invenção), do brasileiro Paulo Blikstein, professor assistente da Universidade Stanford. Blikstein diz que a escola não acompanhou as habilidades necessárias ao cidadão do século 21 – seja por uma questão cultural ou de acesso às tecnologias necessárias – por isso conteúdo e forma da educação pararam no tempo. “Muitas das habilidades que ensinamos hoje às crianças são obsoletas”, diz Blikstein em palestra no TEDx Manhattan Beach em 2011. “Se passarmos todo o tempo ensinando isso a elas, não teremos tempo para trabalhar com as novas habilidades.”
A forma de voltar a alinhar a escola ao mundo além dos muros, portanto, seria o bom e velho conselho de Aristóteles: a experimentação. E experimentar, nos dias de hoje, se traduz em prototipagem – o processo de levantar hipóteses, planejar, experimentar, criar protótipos, analisar o resultado e ajustá-lo.

Para quê prototipar
A importância da prototipagem na educação se desdobra em muitas facetas e é apoiada por ampla pesquisa. Blikstein questiona, por exemplo, por que a escola ainda não encontrou uma forma de fazer com que as crianças e adolescentes compreendam o mundo ao seu redor, a ciência e a tecnologia. “Olhamos para as coisas e elas parecem mágicas, porque não sabemos como elas funcionam.” No já citado artigo, o professor de Stanford defende a divisão entre “alfabetismo tecnológico” (um grupo de habilidades para todos) e “competência técnica” (formação aprofundada de engenheiros e cientistas), de forma a identificar o primeiro como conhecimento valioso para todo cidadão do século 21, não mais como uma habilidade vocacional ou um treinamento para futuros profissionais de Stem (sigla em inglês para ciência, tecnologia, engenharia e matemática).

Na mesma linha de Blikstein, Alexandre Sayad, colaborador do Colégio Bandeirantes e diretor do Media Education Lab (MEL), observa que a falta de sentido da escola para os estudantes é uma grande questão atual que a experimentação pode ajudar a solucionar. “A prototipagem dá sentido ao conhecimento e ao aprendizado. Aulas inovadoras têm de passar pelo fazer; é um caminho seguro para o aprendizado ganhar um novo significado”, afirma.
Especialmente no ensino de ciên­cias, “considerando que a teoria é feita de conceitos que são abstrações da realidade, podemos inferir que o aluno que não reconhece o conhecimento científico em situações do seu cotidiano não foi capaz de compreender a teoria”. É o que atestam os pesquisadores Carla Camargo Reginaldo, Neusa John Sheid e Roque Ismael da Costa Güllich no artigo “O ensino de ciências e a experimentação”, apresentado na IX Anped Sul (Seminário de Pesquisa em Educação da Região Sul), de 2012. O artigo frisa, ainda, que a “realização de experimentos, em ciências, representa uma excelente ferramenta para que o aluno faça a experimentação do conteúdo e possa estabelecer a dinâmica e indissociável relação entre teoria e prática”.

A experimentação no ensino de ciências não é apenas um adicional, mas uma condição sine qua non para adquirir o conhecimento. Fernando Almeida, professor de pós-graduação em Educação e Currículo da PUC-SP, lembra novamente Aristóteles, afirmando que “nada está no intelecto sem que antes esteja nos sentidos”. A aprendizagem é uma abstração, porque “eu aprendo a diferenciar o áspero do liso passando a mão; o branco do amarelo observando”, exemplifica Almeida. “O conhecimento intelectual próprio das ciên­cias é de abstração. O cientista tem de ser abstrato, senão ele não está fazendo ciência.” Por isso, proporcionar experiências sensoriais ricas na sala de aula é, para o especialista, sinônimo de criar um grande campo de aprendizagem. Nesse sentido, a prototipagem contemporânea vem acrescentar na medida em que as tecnologias atuais são capazes de reproduzir e simular situações, processos e problemas sofisticados que até pouco tempo atrás na história da humanidade demoravam séculos para ser solucionados.

Errar ajuda a avançar
A prototipagem não é chamada de projeto final por um motivo bem claro: é um teste. Experimentamos para entender tudo o que pode dar errado antes de apresentar algo finalizado. O erro, portanto, é parte fundamental do processo de prototipagem. “Aprender a lidar com a falha – algo raramente ensinado nas escolas – acabou sendo outro benefício crucial do trabalho em laboratório. (…) Por meio de vários ciclos de erro e redesign, os estudantes não apenas atingiram designs incrivelmente originais e complexos, mas também se tornaram mais persistentes, aprenderam a trabalhar em times heterogêneos e se tornaram melhores gerenciando diversidade intelectual”, relata Blikstein na conclusão de uma de suas pesquisas sobre prototipagem na sala de aula.

Esse aspecto isolado significa uma ruptura no ambiente educacional, já que o sistema tradicional de avaliação e de dinâmica em sala de aula criou ao longo dos séculos um tabu em torno do errar. Suas derrapadas muitas vezes são punidas com notas ruins ou desprestígio entre os colegas e professores. Quando isso ocorre, a experiência perde o valor e se transforma apenas em erro, e não em caminho para a descoberta; é uma rua sem saída. Na prototipagem, o erro se transforma em tentativa e é incorporado ao processo de forma que os melhores resultados vêm de quem testou, errou, corrigiu e aperfeiçoou mais vezes.

Alexandre Sayad, do MEL, acredita que o ensino médio recupera algumas características da educação infantil quando trabalha em makerspaces (como são chamados laboratórios de prototipagem), justamente pela liberdade e pelo erro, considerado parte do aprendizado. “O erro é parte da educação infantil. O seu filho só aprende a não tomar choque quando coloca o dedo na tomada. E a aprendizagem é assim quando buscamos o trabalho por protótipo”, observa.

No Colégio Bandeirantes, em São Paulo, Sayad trabalha com prototipagem na área de mídias e comunicação. O resultado do trabalho no laboratório de língua portuguesa vale um terço da nota da disciplina no 1o ano do ensino médio. No primeiro bimestre deste ano, os alunos criaram podcasts – o tema conversava com literatura, pois deveriam relacionar trechos de obras a notícias. A produção do programa não é a única experimentação: os podcasts foram criados para serem apresentados ao público, e os nove melhores (de 90) foram publicados pelo site Catraca Livre. “O aluno escreve melhor quando tem outro interlocutor que não o professor. Quando faz um trabalho para o seu professor, é para ele ler ou ver e dar uma nota. Quando a criação é para fora da escola, o aluno dá o máximo, porque quer se fazer compreendido ao máximo”, opina Sayad. “Inúmeras pesquisas demonstram isso. Colocar o aluno em contato com o fazer antes da teoria faz com que ele tenha um desempenho melhor, porque o coloca para arriscar, para errar, para fazer, e só depois se reforça isso com conceitos.”

A avaliação de um projeto como esse naturalmente também foge do modelo tradicional. Para Sayad, a avaliação para quem trabalha com prototipagem deve focar habilidades e competências. No caso da oficina de mídia, foi desenvolvida uma equação para entender vários aspectos do trabalho, como criatividade, qualidade do trabalho em equipe, entre outros. No segundo bimestre, aproveitando que a linguagem publicitária foi trabalhada em língua portuguesa, Sayad realizou com os alunos a prototipagem de campanhas publicitárias reais de duas ONGs, uma sobre redução de consumo e outra sobre cicloativismo.

Incorporar o erro ao processo de aprendizado também fez diferença no trabalho de prototipagem das aulas de Stem da escola Stance Dual, de São Paulo. Rui Zanchetta, professor de Stem da escola, afirma que do início desse tipo de aula até hoje é nítida a mudança no engajamento dos estudantes, antes mais retraídos. “Esses alunos ficavam muito frustrados e deixavam de evoluir. Tinham mais medo de errar, por causa do julgamento dos colegas, e se tornaram mais ativos, porque a prototipagem evidencia o erro como algo construtivo. Para que você perceba que algo não deu certo, precisa errar rápido para corrigir rápido”, conta. Outro fator de estímulo na sala de aula é a validação imediata, quando os alunos percebem que algo está falho no meio do processo e já começam a bolar soluções na mesma hora. O aprendizado nesse sentido é mais autônomo, não dependendo da validação do professor para saber se algo está certo ou errado.

Currículo sem pressão
Em um método semelhante ao design thinking, Zanchetta trabalha com adolescentes de 6o ano projetos em que o professor coloca um problema real e os alunos propõem soluções, que são discutidas e prototipadas. Neste ano, a turma começou com experimentos digitais, criando jogos no Scratch – software gratuito que ensina programação de maneira lúdica, criado pelo grupo Lifelong Kindergarten do MIT Media Lab. No segundo trimestre, trabalharam com Arduíno, uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre feita para ampliar o acesso à tecnologia, tanto em termos de custo quanto de flexibilidade e facilidade de uso. A plataforma foi usada para controlar sensores de temperatura e luminosidade: os alunos fizeram por meio de programação, por exemplo, um sistema que entendia a baixa luminosidade de um ambiente e com isso aumentava a intensidade da iluminação. A turma vai encerrar 2016 com o projeto de prototipar uma residência sustentável e uma estação meteorológica.

Assim, explica Zanchetta, grande parte dos conteúdos do currículo é contemplada nas aulas de Stem de maneira indireta, ou seja, primeiro os alunos se deparam com um problema, e no processo de solucioná-lo aprendem na prática o conteúdo. “Com o desenvolvimento de habilidades e competências, os alunos acabam construindo o conteúdo curricular sem pressão e de maneira mais significativa, porque percebem a necessidade de um conhecimento específico para algo que eles precisam melhorar no projeto e fazem pesquisas autônomas”, diz. Alunos do 7o ao 9o ano também trabalham com prototipagem nas aulas de Stem da escola – um dos projetos deste ano foi a reconstrução da cidade de Mariana (MG) em maquetes automatizadas.

O paulistano Colégio Bandeirantes também integrou as aulas de prototipagem ao currículo regular, de forma que o conteúdo obrigatório de ciências, tecnologia, engenharia, artes e matemática (Steam) perpassa as aulas práticas. Inspirado pelo movimento maker, assim como na Stance Dual, o colégio trabalha com projetos e propõe desafios bimestrais para serem solucionados pelos alunos de primeiro ano do ensino médio (até 2018 serão os três anos). São duas aulas semanais de 100 minutos cada, para que os alunos tenham tempo suficiente para reflexão e experimentação, complementadas por aulas teóricas. As turmas são divididas nos laboratórios em grupos de 24 pessoas por aula, com quatro professores.

Entre as habilidades e compe­tências avaliadas, estão autono­mia, organização, respeito, cola­boração, método científico, co­mu­nicação, espírito crítico e apresentação. “Estamos apostando que essas aulas vão ajudá-los no Enem, porque eles vão aprender a valorizar essas outras habilidades que o exame avalia”, diz Cristiana Assunção, coordenadora de Steam do Bandeirantes. Um dos projetos deste ano girou em torno do tema “cor e imagem”. Os alunos tiveram o desafio de criar uma obra de arte. No processo, estudaram a formação da cor (física), como o olho entende a cor (biologia), como criar pigmentos (química) e desenho digital, pixel art e filtros de foto (tecnologia e arte). No fim do processo, escolheram uma obra de arte e deveriam esconder um elemento nela baseado em um dos tópicos estudados (como camuflagem ou daltonismo, por exemplo), desafiando os colegas a encontrá-lo. “O interessante de trabalhar assim é que cobrimos não apenas o conteúdo formal, mas introduzimos também novos conteúdos, coisa que no dia a dia não teríamos tempo de fazer”, aponta Cristiana.

Benefícios ao aprendizado
As vantagens não são apenas de currículo, mas também de aprendizado. Pesquisa publicada pela Sociedade Brasileira de Física mostra que a experimentação em sala de aula, “estruturada em bases educacionais e epistemológicas claras”, “aguça a curiosidade, minimiza a abstração, suscita discussões e elaborações de hipóteses, demanda reflexão, espírito crítico e explicações, enseja o conhecimento de métodos e de técnicas de investigação e análise de dados, expõe os erros e suas causas, mostrando uma ciência ‘mais humana’, facilita a compreensão de conceitos, leis e teorias, instiga uma melhor percepção da relação entre ciência tecnologia e aproxima a física [e a ciência estudada] do ‘mundo real’”.

Paulo Blikstein também publicou, com o pesquisador Marcelo Worsley, um estudo que analisou o impacto no aprendizado por meio de projetos práticos (“Assessing the ‘makers’”, ou “Avaliando os ‘fazedores’”), e observou que estudantes que aprendem pelo método dos projetos de experimentação assimilam melhor o conteúdo do que aqueles que são avaliados baseando-se no que ouviram do professor. Isso porque, segundo os autores, alunos que aprendem pela teoria tendem a negligenciar a importância de alguns aspectos de que alunos que aprendem pela experimentação não se descuidam, pelo simples fato de que, se negligenciarem um aspecto importante, o erro se evidencia na hora e o resultado final não funciona.

A metodologia “mãos na massa” também estimula o levantamento de hipóteses e geração de ideias, porque propõe um problema para o qual os estudantes devem levantar diversas propostas de solução. “Quando pensam intuitivamente, os alunos usam-na para refletir sobre o futuro, para resolver problemas e experimentar. Quando pensam analiticamente, usam a razão, coletam dados passados, úteis à criação, testam a eficácia do projeto e coletam os possíveis resultados”, explicam Regina Fernandes e Rodrigo Lemonica, professores das oficinas de prototipagem do Colégio Lourenço Castanho, também em São Paulo. “Essa liberdade mediada pelo professor, em que o estudante se sente à vontade para colocar suas ideias, cria um ambiente tolerante.”

Na Lourenço Castanho, a prototipagem também está inserida no currículo por meio de projetos nas aulas de Stem. A escola busca com isso desenvolver habilidades necessárias ao século 21, como o pensamento crítico, a habilidade de escutar, a capacidade de resolver problemas, a cooperação, a metacognição, a criatividade, a perseverança e a determinação. Como resultado, os alunos de 8o ano já construí­ram uma cisterna para coletar águas pluviais em 2015 e, neste ano, objetos científicos que comprovem as leis da física (como o pêndulo de Newton). Os alunos do 9o ano fizeram uma maquete física e virtual 3D, com miniplacas fotovoltaicas para provarem a necessidade da utilização de energia renovável na escola. Os estudantes de 6o e 7o anos, por sua vez, prototiparam microcomputadores para rodar os jogos programados em Scratch.

Impressão 3D acessível
Construir um objeto físico como resultado final do trabalho, opção propiciada pela impressão 3D, também traz ganhos específicos para o processo de aprendizagem. Na sua dissertação de mestrado “Um processo para utilizar a tecnologia de impressão 3D na construção de instrumentos didáticos para o ensino de ciências”, Leonardo De Conti Dias Aguiar cita os autores Kostakis, Niaros e Giotitsas para explicar o construcionismo de Seymour Papert: “a teoria do construcionismo enfatiza a produção personalizada de artefatos que envolvem conhecimentos, bem como a natureza social do aprendizado. O construcionismo […] compartilha das conotações de aprendizagem do construtivismo, como a ‘construção das estruturas do conhe­cimento’ inde­pendentemente das circunstâncias do aprendizado”.

Essa teoria, segundo Aguiar, considera que o crescimento intelectual dos estudantes deve estar enraizado em sua experiência, “pois o conhecimento não é visto como uma mercadoria a ser transmitida, mas sim como uma experiência pessoal que deve ser construída e o estudante deve estar pessoalmente (intelectual e emocionalmente) envolvido”. A pesquisa mostra que a experimentação é particularmente bem-sucedida para estimular estudantes que demonstram indiferença em relação à escola, porque a partir da própria exploração e construção do conhecimento o jovem passa a enxergar sentido no aprendizado.

Outra vantagem do uso pedagógico da impressão 3D, escreve Aguiar, é a possibilidade de compartilhar os resultados como instrumentos didáticos para outras escolas, multiplicando a experiência. “Depois que o professor ou o estudante modelou o instrumento em 3D, imprimiu-o e avaliou seu funcionamento, o modelo 3D criado pode ser compartilhado pela internet, contribuindo para a criação de um repositório virtual de objetos passíveis de impressão para a educação, o que possibilita que instituições de ensino que disponham de impressoras 3D consigam construir instrumentos didáticos rapidamente a partir desse repositório”, explica.

Iniciativas também começam a existir no âmbito público. A Prefeitura de São Paulo construiu nos últimos meses uma rede de laboratórios de fabricação digital, com impressoras 3D, cortadoras a laser e de vinil e fresadoras (usadas para corte ou debaste de madeira, plástico, isopor, etc., e as de precisão para produzir placas de circuitos eletrônicos). O programa FabLab Livre SP oferece 40 cursos gratuitos em 12 unidades abertas para escolas e cidadãos em geral (desde que com mais de 10 anos de idade) interessados em aprender a prototipagem (inscrições pelo site). Educadores de São Paulo que não possuem a estrutura dos makerspaces nas escolas onde ensinam podem usar esses FabLabs para aprender a prototipar e elaborar atividades para seus alunos.

No Colégio Dante Alighieri, também na capital paulista, os estudantes têm acesso à impressora 3D para prototipar suas ideias dentro dos projetos propostos pela escola. O equipamento está integrado a uma série de atividades de que os alunos participam durante todo o ensino fundamental e médio. Na aula de astronomia, por exemplo, foram criados adaptadores de lentes na impressora para observar os astros. No ensino médio, os projetos são anuais e interdisciplinares, respondendo a uma questão única. A prototipagem é vista por Valdenice Menatel, coordenadora geral de Tecnologia do Dante, como uma forma de potencializar a criatividade dos estudantes e estimular uma mudança de paradigma na educação, de uma preocupação com a tecnologia para com a metodologia que se beneficia com a tecnologia (leia mais sobre o tema em texto na página 42).

Essas mudanças, para Valdenice, se refletem também na formação do professor e em seu novo papel como mediador, o que é bastante trabalhado pela escola com o quadro de docentes. “O bom professor jamais será suplantado pela tecnologia, ela só o ajuda a ser melhor”, afirma. “Sempre que vamos testar modelos inovadores, o planejamento precisa ser muito bem feito. Ser disruptivo significa requerer um preparo muito maior.” Ou seja, prototipagem, impressoras 3D e tecnologia não dispensam nem professores nem sua imaginação.

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