Experimentar é aprender

Como a ampliação do espaço para prototipagem na sala de aula têm contribuído para o desenvolvimento de habilidades do século 21 e melhora do processo de ensino-aprendizagem

“É fazendo que se aprende a fazer aquilo que se deve aprender a fazer.” A frase poderia ter sido dita no século 21 por um guru das TICs, mas foi escrita por Aristóteles há mais de 2 mil anos. Experimentar como forma mais eficiente de aprendizado, portanto, não é uma ideia nova. Nossos antepassados desenvolveram técnicas de sobrevivência basicamente na 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 de Stanford. Ele argumenta 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”, afirmou Blikstein em uma 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 (bem) velho conselho de Aristóteles: a experimentação. E experimentar no século 21 se traduz em prototipagem – o processo de levantar hipóteses, planejar, experimentar, analisar o resultado e ajustá-lo.

Para que 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”, problematiza no TEDx o professor que é referência mundial em pesquisas sobre prototipagem na educação. Ele defende ainda em “Fabricação Digital e o ‘Fazer’ na Educação” 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 aprendizado. Aulas inovadoras têm que passar pelo fazer; é um caminho muito 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 no 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 que 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 é moderno

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 (Fabricação Digital e o ‘Fazer’ na Educação: A Democratização da Invenção).

Esse aspecto isolado já é uma quebra de paradigma educacional, já que o sistema de tradicional de avaliação e de dinâmica em sala de aula criaram ao longo dos séculos um tabu em torno do errar. Desta forma, no ensino tradicional, o aluno deve expor o que aprendeu e acertar de primeira. Se errar, é punido – seja com notas, seja com desprestígio entre os colegas e professores. O erro, desta forma, não é o caminho para o acerto; é uma rua sem saída. Na prototipagem, ele 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 primeiro 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 geral, 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 está dando o máximo da língua, porque ele quer se fazer ao máximo compreendido”, explica 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 coloca ele para arriscar, para errar, para fazer, e só depois reforça com conceitos.”

A avaliação de um projeto como esse naturalmente também foge do modelo tradicional. Sayad aponta que a avaliação para quem trabalha com prototipagem deve focar em 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.

Naturalizar o erro e trazê-lo para o processo de aprendizado também fez diferença no trabalho de prototipagem feito nas aulas de STEM da escola Stance Dual, de São Paulo. Rui Zanchetta, professor de STEM da Stance Dual, afirma que do início desse tipo de aula até hoje é nítida a mudança no engajamento dos estudantes que antes eram mais retraídos. “Esses alunos ficavam muito frustrados e paralizavam, deixando de evoluir. Eram mais preocupados em errar, por causa do julgamento dos colegas, e se tornaram mais ativos e mais à vontade com o erro, 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, Rui trabalha com adolescentes de sexto 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. Nas aulas de Rui, 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 metereológica.

Desta forma, explica Rui, 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, tornando a figura do professor mais em orientador e mediador”, diz Rui. Alunos do sétimo ao nono ano também trabalham com prototipagem nas aulas de Stem da escola – um dos projetos desse ano foi a reconstrução da cidade de Mariana (MG) em maquetes automatizadas.

O 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. Inspirados 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, então 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”. Com isso, os alunos tiveram o desafio de criar uma obra de arte, e 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 elementos 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 ciência tecnologia e aproxima a física [e a ciência estudada] do ‘mundo real’.”

Paulo Blikstein também publicou, junto ao 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 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 resultado final não funciona.

A metodologia “mãos na massa” também estimula o levantamento de hipóteses e geração de ideias, por que 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, eles usam a razão, coletam dados passados, úteis à criação, testam a eficácia do projeto e coletam os possíveis resultados”, explicam os professores Regina Fernandes e Rodrigo Lemonica. “Essa liberdade mediada pelo professor, em que o estudante se sinta 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 metacoginição, a criatividade, a perseverança e a determinação. Como resultado, os alunos de oitavo 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 nono ano fizeram uma maquete física e virtual 3D, com mini placas fotovoltaicas para provarem a necessidade da utilização de energia renovável na escola. Os estudantes de sexto e sétimo 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, como proporciona por exemplo a impressão 3D, também traz ganhos específicos para o processo de ensino-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” independente das circunstâncias do aprendizado.”

Essa teoria, segundo Aguiar, considera que o crescimento intelectual dos estudantes deve estar enraizado na experiência deles, “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 (intelectualmente 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 – assim como observou o professor Rui, da Stance Dual.

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 imprimíveis 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.

Pensando nessas possibilidades de aprendizado e compartilhamento, a prefeitura de São Paulo construiu nos últimos meses a maior rede pública de laboratórios de fabricação digital do mundo, 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 abertos não apenas para escolas, mas para qualquer cidadão (com mais de 10 anos de idade) interessado em aprender a prototipagem (inscrições pelo site fablablivresp.art.br). Educadores de São Paulo que não possuem a estrutura dos makerspaces nas escolas onde ensinam, portanto, podem usar os FabLabs públicos 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 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 conseguir 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 uma com a metodologia que se beneficia com a tecnologia.

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”.

5 fatos para considerar no planejamento de projetos de prototipagem

1. 1. A fabricação de peças simples e bonitas em laboratórios de prototipagem, como chaveiros, podem fazer com que os estudantes se atraiam pela utilidade do produto mais do que se engajem no processo. Por isso, é importante que os professores elaborem uma proposta pedagógica mais complexa do que a “recompensa” final
   2. Os educadores devem se preparar para lidar com o comportamento dos alunos nos FabLabs, ambientes que proporcionam forte envolvimento e novos níveis de excitação e frustração que não são normais na experiência escolar tradicional
   3. O poder da interdisciplinaridade: os limites artificiais entre as disciplinas são reconfigurados nos laboratórios de prototipagem, e isso deve ser previsto pela equipe pedagógica para ser explorado em todo o seu potencial
   4. O aprendizado de STEM proporciona um ensino contextualizado e que permite a conexão a temas do mundo além dos muros da escola; ideias abstratas ganham significados mais concretos
   5. Intelectualização e reavaliação de práticas familiares em vez de substituição de práticas já existentes: os alunos levam suas experiências anteriores para o laboratório, e elas são ampliadas com a tecnologia e a matemática. A flexibilidade dos equipamentos no makerspace cria um ambiente que permite múltiplas formas de trabalho

Fonte: “Digital Fabrication and ‘Making’ in Education: The Democratization of Invention” (em tradução livre, Fabricação Digital e o ‘Fazer’ na Educação: A Democratização da Invenção), de Paulo Blikstein

A importância de um espaço próprio

“Não importa o quanto você acha que esportes sejam importantes, não pode ensinar esportes se não tiver uma quadra”, diz Paulo Blikstein, referência mundial quando se fala de prototipagem na educação, em sua palestra no TEDx. Segundo ele, o mesmo funciona para as habilidades do século 21 em relação aos fablabs: inovação, criatividade, pensamento crítico e profunda compreensão de ciência e tecnologia dependem de um lugar adequado para sua aprendizagem. “Não dá pra ensinar essas habilidades em uma sala de aula com 40 carteiras e um quadro negro”, aponta.

Blikstein diferencia laboratórios escolares tradicionais de fablabs da seguinte maneira: um laboratório tradicional de ciências é criar para desenvolver experiências rigorosas, disciplinadas e “roteirizadas”, em que os estudantes são guiados para redescobrir algo que já é conhecido. Esse tipo de espaço, no entanto, não proporciona a autonomia necessária para as aulas de STEM, que incluem o design e a engenharia, ou seja, a criação mais do que a reprodução.