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Conceção e Desenvolvimento de Ambientes de Aprendizagem Online
Aplicação dos Princípios do Desenho Instrutivo, da Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia
e da Teoria da Carga Cognitiva
7 outubro 2015
Guilhermina Lobato Miranda
Lição de Agregação
Sumário
• Tipos de conhecimento
• Abordagens ao estudo da cognição
• Abordagem do Processamento de Informação
• Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia e Teoria da Carga Cognitiva
• Desenho Instrutivo & Tecnologia: Características gerais e Modelos mais influentes
• Investigações
• O que se sabe sobre o que é um bom ensino
…Sabemos pouco sobre o modo como se transmite e ensina a cultura
E como se transforme a imaturidade inicial do ser humano no ser competente que caracteriza o adulto idealizado por cada sociedade
[e cada grupo social, num determinado tempo histórico]
(Jerôme Bruner, 1965, 1966)
Fonte: Google Images
Dois tipos de conhecimento
Conhecimento biológico primário (aprendizagem natural)
Conhecimento biológico secundário (aprendizagem pelo ensino ou instrução)
E suas relações(Geary, 2007,2008)
Dois tipos de conhecimento
Abordados neste magnífico livro de 2011: Cognitive Load Theory (Teoria da Carga Cognitiva) deJohn Sweller, Paul Ayres e Slava Kalyuga
Fonte: Google.books
Abordagens científicas
Abordagem ‘naturalista’ ou ciência natural (Smith, 1993)
Abordagem ‘tecnicista’ ou ciência do artificial (ciências do artificial) (H. Simon, 1981)
Fonte: Google Images
Abordagem, Teorias e Modelos(Anderson, 1983)
Abordagem (framework): É um conjunto geral de conceitos para compreender um domínio, mas que não está suficiente organizado de modo a constituir uma teoria preditiva. A partir de um mesmo framework posso deduzir várias teorias preditivas.Um framework é avaliado pela capacidade que tem de gerar teorias preditivas, quer dizer, que se conseguem explicar alguns fenómenos importantes. A psicologia do processamento de informação é um desses framework.
Teoria: É um sistema dedutivo preciso, mais geral que um modelo (Ex.: Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia de R. Mayer; Teoria da Carga Cognitiva de J. Sweller)
Modelo: Um modelo é a aplicação de uma teoria a um fenómeno específico (Ex.: Modelo 4C-ID)
A Abordagem do Processamento da Informação
O ser humano é considerado uma entidade biológica que representa e processa informação que provém do exterior, através dos vários sistemas sensoriais, e do interior do próprio organismo. Esta entidade biológica necessita de um sistema altamente complexo que preserve a informação representada e processada que se chama MEMÓRIA
O ser humano é considerado uma entidade biológica que representa e processa informação que provém do exterior, através dos vários sistemas sensoriais (e do interior do próprio organismo). Esta entidade biológica necessita de um sistema altamente complexo que preserve a informação representada e processada que se chama MEMÓRIA
A Abordagem do Processamento da Informação
Há entidades não biológicas ou dispositivos técnicos que também representam e processam informação e possuem memória.
Fonte: Google Images
A Abordagem do Processamento da Informação
O centro da actividade mental ou cognitiva é a memória
A memória não é singular: há DOIS tipos FUNDAMENTAIS de memória (+ as memórias sensoriais)
o Memória de Trabalho (MT)
oMemória de Longo Prazo (MLP)
A Abordagem do Processamento da Informação
Modelo de Atkinson y Shiffrin sobre almacenamiento en la memoria (adaptado de Atkinson, R. C. & Shiffrin,
R. M., 1968, por Klein, S., 1994). Retirado do site: http://p3.usal.edu.ar/index.php/psico/article/view/174/287
A Abordagem do Processamento da Informação
Modelo da Memória de Trabalho (MT) de Baddeley. Retirado da Wiki:
http://mpel5comunicacaoeducacional.pbworks.com/w/page/40510308/Modelo%20de%20Mem%C3%B3ria%20de%20Trabalho%20de%20Baddeley
Assistir a este lecture de Alan Baddeley - https://www.youtube.com/watch?v=yL2ul2bR0Ok
A Abordagem do Processamento da Informação
Fonte: Simply Psychology
Teorias da Aprendizagem Multimédia
Segundo Merriënboer & Kester (2009) as teorias sobre a aprendizagem multimédia podem ser posicionadas em diferentes níveis:
Nível 1 (Psicológico) – Descrevem os sistemas da memória e os processos cognitivos que explicam a forma como as pessoas processam diferentes tipos de informação e aprendem através de diferentes sentidos.
Ex: Teoria da dupla codificação de Paivio (1986)
Teorias da Aprendizagem Multimédia
Nível 2 (Design das mensagens educativas). Identificam os princípios multimédia e fornecem linhas orientadoras para a criação de mensagens multimédia que incluam, por exemplo: Texto + Imagens; Texto Narrado + Animações/ Vídeos Explicativos
Ex: Teoria generativa da aprendizagem multimédia de Richard Mayer (2001)
Teorias da Aprendizagem Multimédia
Nível 3 (Design de cursos) – Definem a forma como devem ser desenvolvidos programas educacionais com diferentes recursos, incluindo: Textos + Imagens + Narrações + Materiais Práticos + Sistemas em rede
Ex: Modelo 4C/ID (van Merriënboer, 1997; van Merriënboer, Kirschner & Kester, 2003)
Teoria da Dupla Codificação (A. Paivio)
Fonte: Google Images
Postula que a mente humana processa informação não-verbal (imagens) e verbal (logogens) por canais distintos, criando representações separadas para a informação processada em cada um dos canais.
Cada canal tem limitações (assunção da capacidade limitada): o ser humano consegue absorver mais informação se esta for distribuída pelos dois canais em vez de sobrecarregar apenas um (por exemplo: um documentário televisivo narrado em vez de legendado) – code-additivity hypothesis
A teoria de Allan Paivio foi mais tarde rebatizada como o efeito do duplo canal.
Modelo Estrutural da Dupla Codificação(Paivio, 1986)
Estímulos Verbais Estímulos Não-Verbais
Sistemas Sensoriais
Ligações Representacionais
SISTEMA
VERBA
L
SISTEMA
NVERBA
L
LOGOGENS IMAGENS
Respostas verbais Respostas Não-Verbais
ESTRUT
ASSOC
Ligações Referenciais
Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia (R. Mayer)
Fonte: Youtube , 2011
Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia
Princípio Multimédia
As pessoas aprendem mais profundadamente a partirde palavras e imagens do que somente palavras
Mas se e só se…
Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia
Processamento de Figuras
Fonte: R Mayer, 2009, p.228
Processamento Palavras Faladas
Fonte: R Mayer, 2009, p. 228
Processamento de Palavras Escritas
Fonte: R Mayer, 2009, p. 228
Teoria da Carga Cognitiva(Sweller, 1986)
Preocupa-se com a forma como os recursos cognitivos são utilizados durante o processo de aprendizagem e de resolução de problemas
Defende que existe um limite para a quantidade de informação que o ser humano consegue processar de forma significativa, em cada momento (pressuposto da capacidade limitada da memória de trabalho)
Defende que se esse limite for ultrapassado - excesso de carga cognitiva - a informação não é retida, ou seja, a aprendizagem não acontece
Dois Tipos de Carga Cognitiva (Chandler & Sweller, 1991)
A carga cognitiva intrínseca
A carga cognitiva extrínseca ou estranha é a carga sobre a memória de trabalho que os estudantes experienciam quando interagem com os materiais de aprendizagem e que não se relaciona diretamente com os conteúdos de aprendizagem
Este tipo de carga cognitiva pode ser manipulada e controlada pelos designers e professores
Mais Um Tipo de Carga Cognitiva (Sweller, van Merrienboer, & Paas, 1998)
A carga cognitiva adequada (germane) é a carga dedicada aoprocessamento, construção e automatização de esquemas e,segundo John Sweller e os seus parceiros de investigação, podeser manipulada e controlada pelo professor (designer), tal comoa carga cognitiva extrínseca.
Mas se e só se… tiver em conta alguns princípios
Princípios da CTML (Cognitive Theory of Multimedia Learning) e da CLT (Cognitive Load Theory)
– Princípio da sequenciação
– Princípio da variabilidade
– Princípio da individualização
– Princípio da auto-explicação (self-explanation effect)
– Princípio das rodas de apoio
– Princípio da estratégia de conclusão
– E mais…
Mas se e só se… tiver em conta alguns princípios
Princípios da CTML (Cognitive Theory of Multimedia Learning)– Princípio da modalidade
– Princípio da segmentação (ou do ritmo próprio)
– Princípio da coerência ou fidelidade
– Princípio da sinalização
– Princípio da redundância
– Princípio da contiguidade temporal
– Princípio da contiguidade espacial
Princípio da Segmentação
É preferível dar o controlo ao aluno de um qualquer fenómeno em estudo quando este está a observar um vídeo ou uma simulação; por exemplo, estudantes de psicoterapia
que estão a aprender a conduzir conversas com doentes com depressão a partir de vídeos…
De igual modo é preferível segmentar uma apresentação em unidades temáticas, categorias… e dar a possibilidade aos alunos de levantarem questões, poderem voltar atrás, etc.
Princípio da Coerência
Os alunos aprendem melhor quando não há elementos que desviem a atenção. Podem ser materiais interessantes mas irrelevantes para a aprendizagem, como música de fundo, videoclips e imagens que não sejam essenciais.
Os estudantes também aprendem melhor com animações concisas apoiadas em narração do que com animações muito elaboradas.
No início da aprendizagem é preferível usar ambientes que retratem o real mas com pouco fidelidade (fidelidade reduzida) pois os alunos podem perder-se nos pormenores; só com o avançar da aprendizagem é que as animações e simulações se devem aproximar das imagens reais
Princípio da Sinalização
É útil focar a atenção dos alunos nas partes essenciais das tarefas de aprendizagem.
Sincronia entre texto explicativo falado e pistas em imagens complexas.
Por exemplo se o professor ou a animação estiver a ensinar como operar com um equipamento é útil ir sinalizando (com o dedo ou com uma cor que aparece ou outro sinal) as partes que vão sendo explicadas
Princípio da Redundância
A apresentação de informação redundante tem muitas vezes um efeito pernicioso na aprendizagem.
Mas o que pode ser considerado informação redundante?
Pode ser a apresentação de uma simulação, com narração e texto escrito em simultâneo
Princípio da Contiguidade Espacial
• Efeito da atenção dividida no espaço (forma importante de carga cognitiva extrínseca).
Princípios ou Efeitos de Exemplos Resolvidos e de Completação de Problemas
Efeito (forma importante de reduzir a carga cognitiva intrínseca).
Fonte: R. Clarke t al., 2006
Em Síntese
Com estes resultados os investigadores começaram apreocupar-se em descobrir maneiras de redesenhar osmateriais de aprendizagem de forma a que estes permitamredireccionar a atenção dos estudantes para processoscognitivos diretamente relevantes para a construção deesquemas que facilitem a compreensão e retenção dainformação relevante.
Modelos de Desenho Instrutivo
Modelos Gerais: ADDIE
Modelos Construtivistas: Aprendizagem pela Descoberta Guiada de J. Bruner
Modelos Instrutivistas: Aprendizagem Cumulativa R. Gagné
Modelos Cognitivistas: 4C-ID
Modelo ADDIE
Fonte: wikipédia
Modelo 4C-ID
http://www.slideshare.net/guilherminamiranda/apresentacao1-36514901
Investigação desenvolvida com estudantes de mestrado e de doutoramento
• Conceber e Desenvolver Ambientes de Aprendizagem Digitais, tendo como referência uma ou mais teorias da aprendizagem e instrução ou o modelo 4C-ID ou apenas um ou alguns dos princípios da Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia ou da Teoria da Carga Cognitiva, usando várias ferramentas informáticas, destinados ao ensino de uma unidade curricular ou um tópico de uma disciplina. Exemplo: Matemática (disciplina do 10.º ano do ES), Ensino da Cor (unidade temática da disciplina de EV do ensino básico), Ensino dos circuitos elétricos (Unidade temática da disciplina de física do ensino básico), Geologia (disciplina do ES), Programação (disciplina do ES), Literacia da Informação, Necessidades Educativas Especiais…
Investigação desenvolvida com estudantes de mestrado e de doutoramento
• Validar esses Ambientes do ponto de vista Técnico e do Conteúdo (junto de especialistas e utilizando grelhas com vários itens)
• Caso seja necessário Reformular os aspetos menos conseguidos
Investigação desenvolvida com estudantes de mestrado e de doutoramento
• Experimentar os Ambientes em contexto de sala de aula presencial ou virtual, usando CD-ROM, plataformas digitais (LMS) e RED
• Privilegiando a método experimental e os métodos mistos
• Design experimental: Grupo Experimental (uma ou várias turmas) e Grupo de Controlo (uma turma ou várias turmas), geralmente do tipo quase-experimental
G1 O1 X O2G2 O1 O2
E em alguns estudos o pós-teste é seguido de um estudo de Follow-up
Investigação desenvolvida com estudantes de mestrado e de doutoramento
• Avaliação dos resultados da aprendizagem em termos de conhecimentos adquiridos (e da capacidade de transferir o que aprenderam para tarefas afins), variáveis psicológicas como a perceção do Esforço Mental, as Abordagens à Aprendizagem e a Eficiência do Ambiente Instrutivo.
Investigação desenvolvida com estudantes de mestrado e de doutoramento
Os resultados destas investigações têm sido apresentados em Congressos Internacionais da especialidade, em capítulos de livros e em artigos de revistas indexadas. Dois ganharam prémios: O CD-ROM “Vamos fazer jornais escolares”, resultado da tese de doutoramento de Vitor Tomé; Site com Apps destinados a crianças com multideficiência, integrado na dissertação de mestrado de Helena Feijão.
Investigação desenvolvida com estudantes de mestrado e de doutoramento
Vou referir apenas 1 destes estudos já publicado no Journal of Information Technology Education:Research
o Que usou o modelo 4C-ID para aprendizagem de circuitos elétricos (matéria do 8.º não da Escolaridade):
o http://www.jite.org/documents/Vol14/JITEv14ResearchP313-337Melo1752.pdf
Sabemos pouco sobre como se transmite e ensina a cultura
Mas já sabemos alguma coisa…
Como se transforme a imaturidade inicial do ser humano no ser competente que caracteriza o adulto idealizado por cada sociedade [e por cada grupo social, num determinado tempo histórico]
Mas já sabemos alguma coisa…
O sucesso escolar dos alunos depende de vários fatores: (i) do próprio aluno, (ii) do meio familiar, (iii) da escola que frequenta, (iv) dos currículos, (v) da formação dos professores….
Há fatores que temos obrigação de conhecer para compreender a situação de cada aluno, mas sobre os quais não temos controlo;
Há outros fatores que, como professores, estão nas nossas mãos modificar
Mas já sabemos alguma coisa…
O professor não pode agir como um mero facilitador da aprendizagem ou expositor da matéria mas como um ‘ativador’, desafiando a atividade mental do aluno, através de um ensino ativoSelecionando tarefas de aprendizagem desafiadoras e desenvolvendo
recursos educativos (digitais) que obedecem ao modo como os seres humanos processam a informação multimédiaPromovendo o trabalho entre pares e a discussão de ideias e das
soluções encontradas pelos alunosSeguindo alguns dos princípios do ID, entre eles:
formulando objetivos claros centrados no desempenhoFornecendo critérios de avaliação para cada tarefaDando feedback analítico…
Mas já sabemos alguma coisa…
Pensando que os alunos não aprendem tudo o que lhe ensinamos mas que há métodos e estratégias que são mais eficientes do que outros…
Que se devem basear nos resultados mais conclusivos da investigação
E que os ambientes que concebemos devem também ser sujeitos a um processo de investigação para ver o impacto que têm na aprendizagem dos alunos.
Algumas Referências
• Anderson, J. R. (1983). The architecture of cognition. Cambridge, Mass.: Harvard University Press.
• Bruner, J. (1965). The growth of mind. American Psychologist, 20(12), 1007-1017.
• Bruner, J. (1966). Toward a theory of instruction. Cambridge, Mass.: Harvard University Press. (tradução em língua portuguesa da Relógio d’Água Editores, 1999).
• Chandler, P. and Sweller, J. (1991). Cognitive load theory and the format of instruction. Cognition and Instruction, 8(4), 293-332. Disponível em: http://ro.uow.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=1133&context=edupapers
• Kirschner, P. & van Merriënboer (2008). Ten steps to complex learning: A new approach to instruction and instructional design. In T. Good, 21st century education: A reference hanbook (pp. 244-253 ). USA: Sage.http://dspace.ou.nl/bitstream/1820/2327/1/Ten%20Steps%20to%20Complex%20Learning%20-%20Sage%2021st%20Century.pdf
• Mayer, R. E. & Moreno, R. (2003). Nine ways to reduce cognitive load in multimedia learning. Educational Psychologist, 38(1), 43–52. Disponível em: http://faculty.washington.edu/farkas/TC510/MayerMoreno9WaysToReduceCognitiveLoad.pdf
• Miranda, G. L. (Org.) (2009). Ensino online e aprendizagem multimédia. Lisboa: Relógio d’Água Editores.
• Miranda, G. L. (1998). A Aprendizagem feita pelo ensino: a questão básica da escola. Atas do I Colóquio Nacional: A Ciência Psicológica nos Sistemas de Formação. Sociedade Portuguesa de Ciências da Educação – Secção de Psicologia da Educação (pp. 129-46). Faro: Universidade do Algarve. Disponível em http://www.academia.edu/1081667/A_aprendizagem_feita_pelo_ensino_a_questao_basicada_escola
Algumas Referências (cont.)
• Paivio, A. (2006). Dual coding theory and education. Draft chapter for the conference on “Pathways to Literacy Achievement for High Poverty Children,” The University of Michigan School of Education, September 29-October 1. Retirado de:
http://www.umich.edu/~rdytolrn/pathwaysconference/presentations/paivio.pdf
• Simon, H. (1981). As ciências do artificial. Coimbra: Arménio e Filhos Editor
• Sweller, J., Ayres, P., & Kalyuga, (2011). Cognitive load theory. New york: Springer
• Sweller, J. (s/d). Visualization and instruction design. Retirado de http://www.iwm-kmrc.de/workshops/visualization/sweller.pdf
• Sweller, J., van Merrienboer, J., & Paas, F. (1998). Cognitive architecture and instructional design. Educational PsychologyReview, 10(3), 251-296. Disponível em: http://www.davidlewisphd.com/courses/EDD8121/readings/1998-Sweller_et_al.pdf
• van Merriënboer, J. G., Clark, R. E., & Crook, M. B. (2002). Blueprints for Complex Learning: The 4C/ID-Model. The AECT AnnualConference. Retitado de: http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02504993#page-1
