Mestrando: Armanda Maria Correia de Amorim OliveiraOrientador: Vinícius Cardoso Garcia

Um Estudo de Mapeamento Sistemático para PBL (Problem Based

Learning) aplicado à Ciência da Computação

Sumário

Introdução; Objetivos; Referencial bibliográfico; Método de pesquisa; Desenvolvimento e resultados; Considerações finais.

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1.Introdução

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• Atualmente existe uma necessidade de profissionais que tenham uma visão crítica na resolução de problemas reais;

• Os profissionais da área de TI enfrentam constantes mudanças, existindo assim, necessidades de adaptação de conceitos, métodos e técnicas para situações específicas que possam surgir no mercado de trabalho (SAVERY e DUFFY, 1995);

• Será que os cursos de TI estão preparando os profissionais para essa demanda?

1.1 Introdução

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• Para a área da Computação, é necessário ter conhecimento e dominar uma variedade de habilidades: – Facilidade com matemática;– Lógica;– Resolução de problemas;– Habilidades interpessoais;– Pensamento algorítmico e programação.

• Hoje em dia existem problemas como:– Dificuldade por parte dos alunos para desenvolver tais habilidades;– Frustração do professor e o abandono por parte dos alunos, muitos desistem de atuar na

área devido as dificuldades;– Má formação dos profissionais da área; (MARTIN e CHINN, 2005);

• Os assuntos abordados nos livros e nas aulas são “impraticáveis” (BACH, 1997);

• Poucas pesquisas exploram as possibilidades de PBL, principalmente na área da Computação

1.2 Definição do problema

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Construir um estudo de Mapeamento Sistemático para

identificar as boas práticas de utilização da metodologia de PBL

no processo de ensino e aprendizagem em cursos da área da

Ciência da Computação.

1.3 Objetivo Geral

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• Específicos

Estudar criticamente os modelos de aprendizagem baseada em problemas mais referenciados na literatura;

Construir um mapeamento sistemático sobre aprendizagem baseada em problemas;

Analisar as práticas de PBL na Computação;

Analisar os pontos positivos e negativos do método PBL ;

1.3 Objetivos

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2.Referencial Bibliográfico

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• Problem Based Learning – Aprendizagem Baseada em Problemas;

• Teve início na área médica por volta da década de 1970, tendo como precursor Howard Barrows;

• Método de ensino que preza pelo uso de problemas baseados no mundo real (MILTER e STINSON, 1995);

• Barrows (1985) define que: – PBL foi desenvolvida para permitir que os alunos de medicina pudessem

integrar, usar e reusar informações recém-adquiridas dos problemas dos pacientes.

2.1 PBL

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• O processo de PBL pode ser adotado de várias formas, dependendo da natureza do domínio e objetivos específicos de cada programa (SAVIN-BADEN, 2000);

• Segundo Barrows (1996) o modelo segue 6 características:– Centrada no aluno;

– Acontece em pequenos grupos de estudantes;

– Presença de um tutor que é visto como facilitador ou guia;

– Os problemas são apresentados logo no início do processo, antes que tenha ocorrido de qualquer preparo ou estudo;

– Os problemas são utilizados como instrumentos para atingir os conhecimentos e as habilidades de resolução de problemas;

– Novas informações são adquiridas através da aprendizagem auto-dirigida.

2.1 PBL

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• Barrows (2001) afirma que o objetivo desse método não é apenas a solução do problema, e sim o aprendizado a partir do problema apresentado, como também:

– Relatar soluções a partir do problema e o processo utilizado para obtê-los;

– Incluir uma base de conhecimentos integrada e estruturada em torno de problemas da vida real;

– Aquisição de habilidades de trabalho em grupo, aprendizagem autônoma e atitudes como cooperação, ética e respeito pela opinião alheia.

2.1 PBL

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• Dificuldade em se ter bons profissionais na área da Tecnologia da Informação com habilidades para resolução de problemas;

• Oferece aos alunos uma maneira de adquirir conhecimento e desenvolver habilidades e atitudes esperadas de um profissional;

• O PBL tem sido principalmente utilizado como estratégia educacional em disciplinas isoladas ou partes de disciplinas, como a Engenharia de Software.

2.2 PBL na Computação

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• É um método projetado para fornecer uma ampla visão de uma determinada área de pesquisa, estabelecendo evidências da mesma sobre um determinado tema;

• Os resultados dos estudos identificam as áreas adequadas para a realização de Revisões Sistemáticas da Literatura (KITCHENHAM, 2007).

2.3 Mapeamento Sistemático

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• O Mapeamento Sistemático geralmente tem questões de pesquisas mais amplas do que a Revisão Sistemática;

• O processo de extração de dados do Mapeamento Sistemático também é mais amplo do que na Revisão Sistemática, e com mais precisão na etapa de classificação ou categorização (KITCHENHAM, 2007).

2.4 Mapeamento X Revisão Sistemática

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3. Método

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• O método utilizado neste trabalho foi o estudo de mapeamento sistemático;

• Fornecer uma ampla visão dos estudos de PBL na Computação;

• Categorizar e classificar os estudos primários.

3.1 Método de pesquisa

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3.1 Método de pesquisa

Planejamento do Mapeamento

Condução do Mapeamento

Apresentação do Mapeamento

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4. Desenvolvimento e Resultados

(Desenvolvimento)

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• Para responder a questão central do estudo que é:

“Como se caracteriza a aprendizagem baseada em PBL e qual a sua contribuição e desafios para o ensino da Computação?”

Foram elaboradas seis questões específicas::

– Q1: Como o método PBL apoia o ensino na Ciência da Computação? – Q2: Como as abordagens existentes de PBL ajudam na formação de profissionais na

área de Computação?– Q3: Quais os critérios utilizados para promover a aprendizagem baseada em PBL?– Q4: Quais as práticas utilizadas para a aplicação de PBL na Computação? – Q5: Quais as vantagens e benefícios de se aplicar PBL na Computação?– Q6: Quais os principais desafios sobre a aprendizagem em PBL na Computação?

4.1 Questões de Pesquisa

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• De acordo com Kitchenham (2007), existe uma estratégia utilizada para a pesquisa dos estudos primários que é o uso de strings de buscas em bases de dados;

• A string de busca foi construída a partir da combinação das palavras-chaves e sinônimos;

• Foram utilizados dois operadores, OR (ou) entre os sinônimos e AND (e) entre as palavras-chave.

4.2 Estratégia de Busca

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• Palavras-chave e suas respectivas traduções:

– Aprendizagem: learning

– PBL: Problem Based Learning

– Contribuição: contribution

– Desafios: challenges

– Ensino: education

– Computação: Computer

4.2 Estratégia de Busca

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• Sinônimos identificados para as palavras-chave:

– Learning: learner, education, educational program, constructivism, constructivist, instruction;

 – Problem Based Learning: pbl, problem based learned;

 – Contribution: advantages;

 – Challenges: outcome, results;

 – Computer: software, computer engineering, information technology,

computer science;

4.2 Estratégia de Busca

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• String de busca:

4.2 Estratégia de Busca

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• As fontes de pesquisas utilizadas foram:

– IEEExplore Digital Library (http://ieeexplore.ieee.org)

– Elsevier Scopus (http://www.scopus.com)

– Elsevier ScienceDirect (http://www.sciencedirect.com)

– ACM Digital Library (http://http://dl.acm.org)

4.3 Fontes de Busca

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• É importante criar alguns critérios de inclusão e exclusão, tendo como base a pergunta de pesquisa definida anteriormente [KITCHENHAM e CHARTERS, 2007].

• Critérios de Inclusão

– Relevância que o estudo possui em relação à pergunta de pesquisa proposta;– Periódicos e artigos completos publicados em revistas, conferências ou simpósios;– Estudos que descrevam pesquisas relacionadas ao tema de metodologia de ensino,

PBL e Ciências da Computação;– Estudos com acesso disponível na biblioteca online da UFPE.

4.4 Seleção dos Estudos

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• Critérios de Exclusão

– Estudos que fogem do tema de pesquisa;– Estudos publicados em editoriais, prefácios, artigos de resumo, entrevistas,

notícias e revisões;– Estudos com resultados experimentais, inconsistentes ou com conteúdo

incompleto;– Estudos que sejam similares (quando dois ou mais artigos apresentam

conteúdos semelhantes, será considerado o estudo mais recente);– Estudos com não estejam disponíveis para download a partir dos serviços da

UFPE.

4.4 Seleção dos Estudos

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• Depois de realizada a identificação dos estudos candidatos das buscas automáticas, os mesmos são organizados em uma planilha com as seguintes informações:

– ID (identificador);– Título;– Ano;– Fonte;– Autor;– Instituição.

4.5 Processo de Seleção dos Estudos Primários

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4.5 Processo de Seleção dos Estudos Primários

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• De acordo com Kitchenham (2007), as buscas iniciais retornam um número muito grande de estudos, muito deles não são relevantes para as perguntas de pesquisa, ou até mesmo não possuem nenhuma relação com o assunto em questão;

• Para evitar estudos irrelevantes no Mapeamento Sistemático, após a organização dos estudos na planilha, faz-se necessário submetê-los a um processo composto por filtros.

4.5 Processo de Seleção dos Estudos Primários

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• 1º filtro: É feita a inclusão e exclusão dos trabalhos, com base na leitura do título e do resumo (abstract).

 • 2º filtro: É feita a inclusão e exclusão dos trabalhos com base na leitura

da introdução e conclusão considerando os critérios de inclusão e exclusão, com o objetivo de obter a listagem final dos estudos primários.

4.5 Processo de Seleção dos Estudos Primários

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• Processo de Categorização

– Após a realização do processo de filtragem, foram considerados 52 estudos que foram classificados em categorias.

– O processo de categorização foi feito em paralelo ao segundo filtro da seleção (leitura de introdução e conclusão).

– Se o estudo fosse aprovado o mesmo seria avaliado com mais detalhes até que fosse possível categorizá-lo em uma ou mais categorias.

4.6 Estratégia de Extração de Dados

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• Categorias:

– Metodologia PBL;

– Efetividade;

– Critérios/Características;

– Práticas Detalhadas;

– Benefícios Claros;

– Desafios Identificados.

4.6 Estratégia de Extração de Dados

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4. Desenvolvimento e Resultados

(Resultados)

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• Os resultados e as análises será apresentado considerando 3 classificações distintas:

– Resultado da Extração e Análise dos Dados;

 – Mapeamento das evidências;

 – Discussão sobe os resultados obtidos.

4.7 Resultados

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• A partir da string de busca definida de acordo com as palavras-chaves das questões de pesquisa, as buscas primárias retornaram um total de 2.464 estudos, onde 1242 foram do engenho de busca IEEE, 681 no Scopus, 327 do Science Direct e 214 no ACM.

4.7 Resultados da Extração de Dados

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4.7 Resultados da Extração de Dados

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• Os estudos foram divididos entre as categorias e o resultado foi:

4.8 Mapeamento das Evidências

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• Metodologia PBL: Como a metodologia PBL apoia o ensino da Ciência da Computação.

4.8 Mapeamento das Evidências

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• Efetividade: Como as abordagens existentes de PBL ajudam na formação de profissionais da área

4.8 Mapeamento das Evidências

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• Critérios e Características: Quais os critérios utilizados para promover a aprendizagem baseada em PBL.

4.8 Mapeamento das Evidências

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• Práticas Detalhadas: Quais as práticas utilizadas para a aplicação de PBL.

4.8 Mapeamento das Evidências

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• Benefícios Claros: Quais as vantagens e benefícios de se aplicar PBL na Ciência da Computação

4.8 Mapeamento das Evidências

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• Desafios Identificados: Quais os principais desafios sobre a aprendizagem em PBL na Computação

4.8 Mapeamento das Evidências

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• Dentre todos os estudos relevantes identificados na pesquisa, os principais beneficios foram, desenvolvimento de diversas habilidades para resolução de problemas reais, trabalho em grupo, autonomia na aprendizagem e aperfeiçoamento das habilidades de comunicação em grupo;

• O estudo foi capaz de encontrar evidências de forma satisfatória que mostraram que a maioria das aplicações da metodologia de PBL são voltadas para a aplicabilidade nas disciplinas de Engenharia de Software e Programação;

• Os principais desafios encontrados foram a aplicação da metodologia, dificuldades em disciplinas, falta de tempo, objetivos alcançados e falta de crença e conhecimento da metodologia.

4.9 Análise dos Resultados

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5. Considerações Finais

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• Facilidade na realização de trabalhos futuros utilizando as evidências encontradas;

• Identificação de melhorias no processo ensino/aprendizagem;

• Identificação dos estudos existentes que mostrando as características, objetivos e desafios do PBL;

• Possibilitou um melhor entendimento sobre a metodologia e sua aplicação em diversas disciplinas;

• Possibilitou a identificação de lacunas que possam vir a gerar novos estudos e problemas de pesquisa em PBL na Computação.

6.1 Resultados alcançados

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• É possível que estudos relevantes possam ter ficado de fora dessa filtragem inicial, pois cada engenho tem suas próprias regras de extração e classificação de artigos;

• Restrições em termos de download;

• Apesar da string ter sido construída com foco na área de computação, tiveram resultados de artigos em diversas áreas tais como engenharias e saúde.

6.2 Dificuldades e Limitações

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• Os resultados obtidos serão compilados e estruturados de forma a construir um Framework para utilização de PBL na Computação;

• Identificar as principais abordagens pedagógicas já consolidadas e que possam vir a serem utilizadas junto a metodologia de PBL;

• Sintetizar este trabalho em formato de artigos para publicações em diversas conferencias e periódicos.

6.3 Trabalhos futuros

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Agradecimentos

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