nº3 ISSN 0870-7669 Março 1987
Folha Informativa do Projecto "Computação no Ensino da Matemática"

AS TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO COMO INSTRUMENTOS AUXILIARES
NO ENSINO SECUNDÁRIO

PROF. DRª TERESA MENDES
PROF. DR. A. DIAS FIGUEIREDO

 

RESUMO

Desde o principio do século que a utilização de meios tecnológicos na acção educativa tem sido objecto de grande atenção por parte dos educadores preocupados com a eficiência do ensino. Não se pode dizer, porém, que tenha havido grandes progressos. O demasiado interesse nas virtualidades dos meios, contrastando com um conhecimento quase sempre deficiente dos mecanismos da aprendizagem, produziu grande número de insucessos, que se prolongaram com as tentativas de introduzir a Informática no processo. O progresso das tecnologias da informação e o constante decréscimo dos preços dos equipamentos, associados a uma maior precaução e bom senso, começam agora a produzir resultados mais animadores. No presente trabalho apreciam-se alguns desses resultados, comentando a sua aplicação no Ensino Secundário e procurando realçar virtualidades e limitações.

 

1 - AS NOVAS EXIGÊNCIAS DE ENSINO

A tentativa de acompanhar o desenvolvimento da sociedade actual seguindo os métodos tradicionais de ensino tem-se reflectido numa sobrecarga crescente dos currículos existentes, conduzindo à aquisição e retenção de enormes quantidades de Informação e à perda de ligação entre os conhecimentos ministrados nas diversas disciplinas. Numa sociedade em rápida evolução é cada vez mais necessário compreender novas situações, saber reagir ao imprevisto e ganhar a aptidão para inovar. Em vez de meramente obrigar o aluno a absorver e a reter conhecimentos, a educação deve ser orientada para o desenvolvimento do pensamento inventivo e da capacidade de aplicar de forma criativa a informação disponível. Como afirmava Whitehead [WHI29]: "Desde o principio da sua educação que a criança deve sentir a alegria da descoberta.(...) Uma educação que não começa por evocar a iniciativa e termina por encorajá-la tem que estar errada".

Um dos meios que se tem vindo a tentar utilizar, desde há cerca de duas décadas, para orientar a educação neste sentido é o ENSINO ASSISTIDO POR COMPUTADOR (EAC). Nesta forma de ensino são exploradas as potencialidades do computador para facilitar a aprendizagem e conduzir a um tipo de preparação mais adequado às novas exigências do ensino.

Numa fase primitiva, caracterizada pelo elevado preço dos computadores e por limitadas facilidades no capítulo da programação, as experiências foram pouco animadoras. Por um lado surgiram tendências para substituir totalmente o ensino tradicional pelo ensino assistido por computador, o que, aliado à rigidez dos módulos de ensino disponíveis na altura, conduziu a experiências desastrosas; por outro lado a falta de experiência no domínio pedagógico relativamente à introdução de formas de aprendizagem diferentes levou à construção de módulos de ensino em que o computador imitava simplesmente o professor, desperdiçando-se assim as reais potencialidades do novo meio de ensino como auxiliar, e não como substituto, do professor. A evolução da tecnologia, especialmente no que se refere ao desenvolvimento de sistemas de microcomputadores com uma relação qualidade/preço muito favorável e à disponibilidade de metodologias e de linguagens de programação mais evoluídas, veio abrir novas perspectivas neste domínio.

A utilização de meios informáticos no ensino traz uma situação pedagógica nova, de INTERACÇÃO entre máquina o aluno. O diálogo com uma máquina amigável, de paciência infinita e com capacidade de resposta imediata, pode produzir efeitos muito benéficos. Um jornal francês [ALI80] descrevia há algum tempo nos seguintes termos a opinião de Tomás, uma criança de nove anos que acabava de ter a sua primeira experiência com o posto de trabalho de um sistema de EAC:

"É como nas aulas, com a diferença de que o computador é mais simpático. Deixa-me recomeçar, e diz: "Tenta outra vez" quando falho. Não me grita. Explica o problema de outro modo, várias vezes; e quando consigo, diz-me: "Tomás, tu de formidável". Fazemos o que queremos. É bestial!"

É sobejamente reconhecido o poder da representação GRÁFICA da informação. São inúmeros os casos em que a figura se torna o único meio de ilustrar situações. A possibilidade de gerar figuras e modificá-las, por meio de comandos simples é um dos méritos do ensino assistido por computador. De todas as técnicas gráficas a mais poderosa, a da ANIMAÇÃO, que permite ilustrar conceitos por representação dinâmica de processos, é facilmente realizável com computadores.

A simplicidade no manuseamento de gráficos, o reforço da interacção computador-aluno e a provisão de características que facilitam aos professores a adaptação e construção de programas de índole pedagógica, tem-se tornado um dos objectivos centrais das linguagens de programação que começaram a ser concebidas especificamente para o ensino. Com base nestas linguagens e nos equipamentos de preço reduzido que a microelectrónica passou a facultar, a generalidade dos países mais industrializados tem vindo a desenvolver e a estimular, em ritmo crescente, a introdução das tecnologias da informação como instrumentos auxiliares de ensino.

 

 

2 - ALGUMAS FORMAS DE ENSINO ASSISTIDO POR COMPUTADOR

A introdução de meios informáticos no ensino iniciou-se com o ENSINO PROGRAMADO.

Neste tipo de ensino a aquisição de conhecimentos é feita apresentando a informação por meio de um conjunto de perguntas-respostas que foram predeterminadas com base nas respostas esperadas. Estas perguntas-respostas podem constituir apenas uma sequência linear de etapas que é seguida no caso de respostas correctas e que é retomada no caso de respostas falsas, ou podem ainda organizar-se sob a forma de uma rede ramificada a vários níveis de dificuldade [SKI68, CRO59]. Neste tipo de ensino, apesar da informação apresentada ao aluno ser a mesma que pode estar contida num livro de texto, o computador vai permitir diversificar as alternativas, possibilitando assim que alunos com ritmos de progressão distintos evoluam segundo vias diferentes. Houve ao longo da década de sessenta várias tentativas falhadas de introduzir o ensino programado nas escolas. Actualmente, e após uma longa fase de experiência e de reflexão, considera-se que apenas se justifica em situações muito especiais. Um caso típico é o dos programas de formação técnica em que se pretende essencialmente transmitir informação de forma adaptada a cada indivíduo.

Outra forma de ensino assistido por computador é a apresentação de EXERCÍCIOS REPETITIVOS cujo objectivo é oferecer a prática dos mecanismos de manipulação de conceitos [SUP66]. O computador propõe problemas aos quais o aluno procura dar resposta. Se a resposta for certa, o computador apresenta outro problema de maior dificuldade; se for errada, o computador sugere problemas mais fáceis, e poderá, eventualmente, aconselhar o auxílio do professor. Os exercícios repetitivos permitem individualizar o ensino, e têm encontrado particular sucesso fora da sala de aula, como forma de orientar e estimular o aluno no seu trabalho de consolidação dos conceitos teóricas.

 

Para tentar ultrapassar a rigidez dos dois métodos anteriores, que apenas determinam se a resposta final é certa ou errada utiliza-se o MODO DIÁLOGO, que é caracterizado por um elevado grau de interacção aluno-máquina, na forma de uma "conversação" [BES82]. O aluno pode também fazer perguntas, o que favorece as actividades de pesquisa e participação. Toda a pergunta ou resposta do aluno leva o sistema a uma de diversas reacções: aconselhar outra via de resolução, guiar o aluno no sentido de uma revisão de conceitos base, fazê-lo descobrir as contradições do seu raciocínio. Este método exige grande esforço de preparação do material de ensino e levanta alguns problemas ao nível da linguagem a usar no diálogo. Em contrapartida, uma vez que o ensino é conduzido por meio de tentativas sucessivas, não é só uma forma de aquisição de conhecimentos mas também um factor importante no desenvolvimento das capacidades intelectuais dos alunos.

Também com o objectivo de proporcionar ao aluno a aquisição de métodos de raciocínio e de dedução são usados programas de SIMULAÇÃO. Uma das formas de utilização desses programas consiste em efectuar experiências de simulação sobre um modelo implementado previamente no computador. As experiências poderão visar a descoberta de valores de parâmetros ou relações entre parâmetros, ou o estudo dos resultados provocados num ambiente simulado por introdução, pelo aluno, de determinados valores de variáveis. A níveis mais elevados é também útil que o aluno aprenda a desenvolver modelos de situações e a testar a sua validade. Apesar de ser um método que exige bastante tempo de computação, é um dos mais eficazes para desenvolver a intuição e aumentar a sensibilidade prática às situações simuladas. Como permite representar fenómenos de uma forma muito mais rápida do que a sua ocorrência

real e produzir grandes quantidades de dados, possibilita também a experiência com situações difíceis ou impossíveis de obter na realidade.

Outra tendência que tem vindo a ser seguida com algum sucesso é a da CONSTRUÇÃO DE PROGRAMAS DE COMPUTADOR como meio de desenvolver a capacidade de formulação e resolução de problemas. Construir um programa de computador envolve não só o conhecimento do problema como também do método de o resolver. Para esse efeito são utilizadas linguagens simples de aprender e utilizar, e especialmente concebidas para auxiliar a resolução de problemas [ABE82, HAR82, GOL81, HEB80].

A utilização de JOGOS EDUCATIVOS pode também ser considerada como um método para o desenvolvimento de aptidões intelectuais. O poder motivador dos jogos é assim explorado para incentivar a prática das matérias aprendidas. São indispensáveis no entanto, uma escolha criteriosa dos jogos e a precaução de evitar que os aspectos motivacionais obscureçam os objectivos do ensino.

O uso de PROGRAMAS DE APLICAÇÃO adequado para auxiliar a resolução de problemas, faz diminuir o tempo tradicionalmente dedicado a cálculos laboriosos. Assim, permite devotar mais tempo à consideração de aspectos de formulação e generalização do problema. Poderá ser desejável, em alguns casos, que ao utilizar o programa de aplicação o aluno conheça de antemão o método no qual o programa se baseia.

 

3 - ASPECTOS DA INTEGRAÇÃO NO SISTEMA EDUCATIVO

A peça central de um sistema de ensino assistido por computador é o "posto de trabalho", que permite a interacção entre aluno e computador. Constituído normalmente por um écran como o dos televisores e por um teclado semelhante ao das máquinas de escrever, o posto de trabalho pode assumir a forma de um microcomputador monoposto, perfeitamente autónomo, ou pode apresentar-se como um terminal não inteligente que opera em ligação com um computador central.

A comunicação estabelece-se de um modo geral através do écran e do teclado e desenrola-se sob a forma de uma troca de mensagens: mensagens produzidas pelo computador de acordo com os programas que está a executar e mensagens construídas pelo aluno, que as introduz no sistema através do teclado.

Nos postos de trabalho mais complexos o suporte e a forma da mensagem podem ser outros. Assim, a mensagem pode ser escrita para o exterior por meio de uma unidade impressora, pode ser recebida do exterior como um gráfico que o aluno traça sobre uma mesa digitalizadora, pode ser apresentada ao exterior sob a forma de um gráfico, sendo nesse caso desenhada por uma unidade traçadora de curvas, pode ocorrer como uma sequência de sons musicais ou vocais reproduzidos num autofalante e pode, inclusivamente, traduzir-se por sinais eléctricos que intervém no controlo de uma experiência laboratorial.

 

A actividade dos autores de programas educativos é frequentemente desenvolvida em postos de trabalho especificamente projectados para, através de meios técnicos e de programas apropriados, apoiarem o trabalho de concepção. Simplifica-se assim a tarefa dos autores, que passam a poder dedicar maior esforço à optimização dos programas sob o ponto de vista pedagógico.

A concepção de programas de ensino constitui um dos aspectos mais críticos da introdução do EAC no sistema educativo, visto que a disponibilidade de programas pedagogicamente bem concebidos e dotados de características que facilitem o diálogo com o exterior contribui de forma decisiva para simplificar o problema da formação de professores.

A formação de professores é, com efeito, um problema grave, para cuja resolução todos os auxílios são poucos. A experiência de outros países demonstra que a dificuldade de sensibilizar os professores para as potencialidades à sua disposição constitui um dos maiores obstáculos. A este respeito, observava Jacques Hebenstreit, autoridade mundial na matéria e um dos responsáveis máximos da experiência francesa [DUB83]: "No momento actual a tecnologia de que dispomos ultrapassa largamente a nossa imaginação (... ). A utilização dos computadores na educação necessita de uma tomada de consciência por parte dos professores das possibilidades da ferramenta, e esta tomada de consciência tem que ser encorajada por meio de uma política conveniente".

A função da formação de professores será portanto, a de sensibilizar os docentes para as virtualidades do computador na acção educativa. As virtualidades não se revestem, todavia, apenas de aspectos positivos. Haverá, sem dúvida, que esclarecer os professores acerca das largas perspectivas que se abrem com o recurso à nova ferramenta, e estimulá-los a darem largas à sua imaginação. Mas haverá, também, que alertá-los para os perigos da utilização indevida de um instrumento tão versátil, e induzi-los a avaliarem com o mais escrupuloso cuidado e equilíbrio as maneiras possíveis de integrar o computador na estratégia pedagógica.

Alguns exemplos permitem concretizar os princípios aqui apresentados. Na disciplina de Matemática, por exemplo, um programa como o que a seguir descrevemos, construído em P-Logo, uma versão portuguesa da linguagem Logo, ilustra o Método da Construção de Programas. O aspecto mais famoso da linguagem Logo é o de permitir construir figuras geométricas por meio de um conjunto elementar de regras que definem a chamada "Geometria da Tartaruga". A tartaruga é uma pequena figura que pode ser movimentada sobre o écran através de comandos simples, como os seguintes: AVANÇA 30 fá-la avançar trinta unidades de comprimento; DIREITA 90 obriga-a a rodar de 90º para a direita. O programa

permite ao aluno que o construiu confirmar alguns conhecimentos elementares de geometria. A escolha de três ângulos de 120º conduziu-o a um triângulo equilátero. Se tivesse confundido os ângulos internos de 60º com os seus adjacentes, teria obtido metade de um hexágono; se tivesse escolhido lados de comprimentos diferentes não teria fechado o triângulo [HOW78].

Parte do poder da geometria da tartaruga resulta de facultar a descrição de figuras geométricas, não em termos absolutos num sistema de eixos de coordenadas, mas em relação à posição da tartaruga. O usa desta abordagem possibilita a programação de gráficos a principiantes sem qualquer experiência de informática.

A disciplina de Física presta-se muito ao uso do método da Simulação. Um exemplo citado por Bork [BOR79] diz respeito à simulação do movimento de projécteis. Quando o aluno inicia a sessão o programa escolhe ao acaso um tipo de problemas de entre um conjunto possível. Numa segunda escolha, o programa determina quais as variáveis que serão conhecidas e convida o aluno a calcular o valor das incógnitas, traçando então a trajectória correspondente às variáveis propostas pela aluno.

O Modo Diálogo tem sido utilizado nas mais variadas disciplinas. vejamos um exemplo respeitante à Filosofia [WOL81]:

COMPUTADOR: Que tal uma discussão filosófica? Vou começar por fazer uma afirmação e tu dizes se achas que é verdadeira ou falsa: "Ver para crer".
ALUNO : Verdadeira.

C: Isso quer dizer que quando vês qualquer coisa acreditas que ela existe ou está a acontecer. Certo?
A: Sim.

C: OK. Até agora estás a raciocinar com muita lógica. Mas deixa-me agora fazer-te outra pergunta: "Já alguma vez viste o sol a levantar-se de manhã?"
A: Sim.

C: Sabes que o sol não está realmente a levantar-se? O que acontece efectivamente é que a terra está a rodar e, ao fazê-lo, cria a ilusão de que o sol sobe. Agora que te lembrei isto, ainda acreditas que o sol se levanta?
A: Não.

C: Mas continuas a ver sol levantar-se de manhã.
A: Sim.

C : Ora bem, então tens que reconsiderar a minha afirmação inicial "Ver para crer". Disseste que era uma afirmação verdadeira e agora admites que, embora vejas o sol a levantar-se, ele não está realmente a subir. Ainda pensas que a afirmação é sempre verdadeira?
A: Não.

C: Muito bem! Temos que reconhecer que existem ilusões e que ver qualquer coisa nem sempre significa que ela existe ou está a acontecer. ... Agora repara nesta nova afirmação: "O sol parece que está a levantar-se". É verdadeira ou falsa?

A: Verdadeira.

C: Boa! A palavra "parece" é que torna a afirmação verdadeira porque sugere que o sol a levantar-se é de facto uma ilusão.

 

Um outro exemplo do Modo Diálogo, para a disciplina de Educação Musical [WOL81]:

COMPUTADOR: Agora vou mostrar-te como determinar vários tipos de acordes ensinando-te um conceito simples de harmonia. É o seguinte:

"Os acordes são construídos com intervalos".

Quer isto dizer que escolhendo um intervalo e empilhando as notas umas em cima das outras com o intervalo que escolheres, podes obter vários tipos de acordes e texturas harmónicas. Começa por escolher uma nota das que estão representadas na seguinte pauta:

ALUNO: Lá.

C: Agora escolhe um dos intervalos:
De Segunda
De Terceira
De Quarta
De Quinta

A. De Quarta.

C: Muito bem. Agora diz-me qual é o acorde de três sons que se obtém com intervalos de quarta usando a nota escolhida como base do acorde. (Indica as duas notas que faltam).
A: Ré e Sol.

C: Está correcto! O acorde fica assim:

Por ser construído com intervalos de quatro notas, é chamado um acorde de quarta. A harmonia baseada em acordes de quarta tem sido usada por muitos compositores do século XX.

Podes agora recolher informação acerca dessa harmonia e responder a mais perguntas. Se preferires, escolhe outra nota e construímos outro acorde.

 

 

É talvez oportuno mencionar aqui, a título de parêntesis, que o EAC se reveste de outras grandes potencialidades no domínio da música, dada a grande facilidade com que se sintetizam sons por meio do computador.

Para a disciplina de História pode-se mencionar um exemplo de um Jogo Educativo referido por D. Watson em [WAT81], o Jogo da Escolha, que se baseia essencialmente nas decisões tomadas por Disraeli durante a crise balcânica de 1875-78 e permite desenvolver a compreensão do próprio processo de tomada de decisão e da variedade de trajectórias históricas resultantes de uma sequência de decisões. Este processo só pode ser justificado se o aluno for continuamente guiado para a trajectória certa depois de ter analisado cada decisão. Com efeito, não é tanto a decisão em si que é relevante, mas uma apreciação dos factores que teriam pesado no espírito dos protagonistas quando a tomaram.

Um outro método que se reveste de particular interesse no caso da disciplina de História é o da utilização de Programas de Aplicação concebidos para permitir o acesso a bases de dados. Se a escola dispuser de um repositório de factos históricos sob a forma de uma base de dados, podem incumbir-se os alunos de realizar trabalhos de pesquisa sínteses e estudos comparativos.

 

Um outro exemplo interessante de um Jogo Educativo a utilizar na disciplina de Geografia, é descrito também por D. Watson em [WAT81].

Para a disciplina de Educação visual a sequência de padrões que se apresenta a seguir ilustra algumas das capacidades de um Programa de Aplicação desenvolvido na Northern Illinois University [TRU81] que permite aplicar operações de repetição e simetria a objectos gráficos elementares pré-definidos.

OPERAÇÕES DE SIMETRIA - TRANSLAÇÃO

OPERAÇÕES DE SIMETRIA - REFLEXÃO

OPERAÇÕES DE SIMETRIA - ROTAÇÃO

OPERAÇÕES DE SIMETRIA - INVERSÃO

 

 

5- CONCLUSÕES

A rápida evolução da sociedade em que vivemos veio criar a necessidade de resvalar o sistema educativo. Os progressos tecnológicos que acompanharam essa evolução fornecem, por sua vez, meios inéditos para a resolução dos problemas emergentes. O ensino assistido por computador, uma inovação possível entre outras, veio facilitar uma aprendizagem pela descoberta activa da realidade, orientada para o desenvolvimento das capacidades intelectuais. Por outro lado, veio auxiliar o aluno nos processos de aquisição e reforço dos conhecimentos, permitindo-lhe realizar simulações, consultar bases de dados e recorrer a programas pedagógicos já elaborados.

Como técnica nova que é, o EAC. levanta, no entanto, obstáculos e sugere precauções que deverão ser cuidadosamente ponderadas. As linguagens de comunicação são ainda um domínio pouco desenvolvido, que condiciona a flexibilidade dos cursos e restringe a sua aplicabilidade. A formação de professores apresenta grandes dificuldades e só pode ser obtida de uma forma muito gradual. A organização dos cursos exige um amplo conhecimento dos meios tecnológicos e dos processos de aprendizagem, e grandes cuidados de articulação entre uns e outros.

Com o objectivo de contribuir para a constituição de um conjunto coerente de equipamentos e de programas, quer de aplicação educativa, quer de apoio aos autores, o Departamento de Engenharia Electrotécnica da Universidade de Coimbra tem vindo a desenvolver várias iniciativas centradas no computador modular concebido nesta Universidade e actualmente a ser comercializado. No âmbito destas iniciativas, tem-se concentrado nos problemas relativos ao desenvolvimento de postos de trabalho especialmente adaptados ao ensino, de conjuntos de programas educativos e de postos de autor dotados de programas de apoio à concepção. Com base nestes apoios poder-se-ão constituir, também nas nossas escolas, pequenos laboratórios onde o aluno ensaiará os primeiros passos de um ensino pela descoberta. Esta abordagem é sem dúvida vantajosa e oportuna num mundo onde a essência de grande número de profissões começa a estar ligada a sistemas computorizados. O seu uso em engenharia, arquitectura, medicina e tantas outras profissões está a alterar de forma profunda o modo como os engenheiros, os arquitectos, os médicos e muitos outros profissionais formulam e resolvem os problemas do dia a dia. A familiarizarão gradual do aluno com o computador, no âmbito das mais variadas disciplinas, prepara-o desde já para um mundo deste tipo.