Fórum de Lideranças: Desafios da Educação Agosto/2015 - Edição São Paulo/SP Realização: Grupo A Educação e Blackboard Brasil Apoio: Universidade Anhembi Morumbi e Hoper Educação http://www.desafiosdaeducacao.com.br/ Palestra "Uma experiência de 15 anos mudando as Culturas Educacionais no MIT", por Peter Dourmashkin. Professor Sênior do Departamento de Física e Diretor Associado do Grupo de Estudo Experimental, ambos no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Está ativamente envolvido na educação acadêmica de graduação no MIT desde 1984, e já apresentou resultados do projeto de Tecnologias de Aprendizagem Ativa nas conferências anuais da Associação Americana de Professores de Física e da Sociedade Americana de Física. Anteriormente ao seu envolvimento com esse projeto, Dr. Dourmashkin trabalhou com o Professor John King, também do MIT, no Departamento de Física desenvolvendo dois cursos experimentais, workshops e seminários obrigatórios para alunos do primeiro ano, e para todos novos assistentes de ensino na pós-graduação do Departamento de Física.

1. Uma experiência de 15 anos
mudando a cultura educational no MIT
Fórum de Lideranças: Desafios da Educação
Universidade Anhembi Morumbi
São Paulo – Brazil
12 de Agosto de 2015
Dr. Peter Dourmashkin
Departamento de Física
MIT
padour@mit.edu

2. 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)

3. 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 2002
Protótipo
Off-term E&M 8.02
Primavera/2003 – Até agora
Scaled-up
E&M 8.02
Outono/2003 e 2004
Prototype Mechanics
8.01
Outono/2005 – Até agora
Scaled-up Mechanics 8.01

4. Ensino e Aprendizagem Interativas
Prof. John Belcher – Fundador do TEAL

5. TEAL -
Objetivos de
Aprendizagem

6. 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.

7. 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.

8. Efetivo Design
Aprendizagem Espaço

9. 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.

10. MIT 1918

11. Espaço de Ensino Olímpico

12. 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.

13. Espaço de Ensino TEAL:
Aprendizagem Ativa

14. 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 problemas
5. Terceira aula de aprendizagem ativa voltada à solução de
problemas online com feedback imediato. (Sexta-feira – um
hora)
6. Questionário – Terça-feira
7. 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

15. 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.

16. (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.

17. Questões conceituais

18. 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

19. 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 que
2. Igual a
3. Menor que
A magnitude da força da gravidade, para baixo, na pessoa.

20. 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

21. Visualizações e Simulações

22. Visualizações e Simulações
Atividade de descoberta
Mudança de fluxo magnético induz a corrente
http://public.mitx.mit.edu/gwt-teal/FaradaysLaw2.html

23. Demo: Indução eletromagnética

24. Estudantes trabalham em pequenos grupos, no quadro branco,
solucionando problemas com o feedback do instrutor.
Solução de problemas em grupo

25. 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?

26. 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

27. 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.

28. Atividades de Descoberta na Física

29. 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.

30. 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.

31. Feedback Online Imediato

32. Feedback Online Imediato:
Solução de problemas com
respostas verificáveis.

33. Pesquisa de comportamento do aluno
acerca do ensino online.

34. 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.

35. Assistentes de graduação

36. 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 pares
2. Habilidade de fazer perguntas.
3. Muitas oportunidades para praticar a resolução de
problemas.
4. Aprendizagem cooperativa em um ambiente de ensino não
competitivo
5. Demonstrar que a ciência e a engenharia podem resolver
problemas encontrado no dia-a-dia das pessoas.

37. Peer Instruction

38. Avaliação

39. Estratégia de avaliação
1. 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.

40. Variáveis de
avaliação
Instrumentos
Solução de
problemas
Testes com problemas
quantitativos
Compreensão
conceitual
1. Pré-testes and pós-testes
2. Testes espaciais.
Atitudes
1. Questionários durante e após
os módulos
2. Discussão em grupos focais
Instrumentos de pesquisa

41. Testes Conceituais - Pré/Pós:
Pontuações relativas e grau de melhorias.
g =
%Correctpost-test - %Correctpre-test
100 - %Correctpre-test
æ
è
ç
ö
ø
÷

42. Testes Conceituais - Pré/Pós
Spring 2003Control 2002Trial 2001Group
gNgNgN
0.525140.271210.46176
Entire
population
0.46400.13190.5658High
0.551760.26500.3948Intermediate
0.513000.33520.4370Low
g =
%Correctpost-test - %Correctpre-test
100 - %Correctpre-test
æ
è
ç
ö
ø
÷
Hecke
g-factor

43. High
Intermediate
Low
Pre
Post
61
56
5057
40
25
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pre
Post
N students = 121
Grupo experimental –
Outono/2001
Grupo de controle –
Primavera/2002
High
Intermediate
Low
Pre
Post
83
64
5660
40
22
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pre
Post
N students = 176
Testes Conceituais - Pré/Pós:
Pontuações

44. E&M Baixa na taxa de reprovação
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
0
5
10
15
FailRate(%)
Year

45. 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.

46. Avaliação: Cornell
Ensino Tradicional - 2012 X Aprendizagem Ativa - 2015

47. Prof. John Belcher
Fundador 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