As contribuições do pensamento computacional na aprendizagem de física nos anos finais do ensino fundamental

Abstract

A proposta teve como objetivo realizar um estudo para identificar quais aspectos do Pensamento Computacional (PC) eram úteis para o aprendizado de conceitos de Física nos anos finais do Ensino Fundamental. A pesquisa buscou responder à pergunta: Como elementos do Pensamento Computacional contribuem para o aprendizado de conceitos da Física nos anos finais do Ensino Fundamental? Baseada na hipótese de que o desenvolvimento de habilidades relacionadas ao PC pode ser um fator importante no aprendizado de conceitos em várias áreas, especialmente na Física, a investigação fundamentou-se em um projeto de extensão realizado em parceria entre o Instituto Federal Catarinense (IFC) e escolas públicas de Videira/SC. Para isso, foi elaborada uma sequência didática composta por dez encontros, realizados no contraturno do ensino regular com estudantes dos 8º e 9º anos, que serviu como base para a aplicação metodológica das atividades e para a coleta de informações. Essa sequência incluiu o aprendizado de lógica de programação básica, com o desenvolvimento de algoritmos em portugol no VisuAlg. A avaliação da proposta seguiu o modelo de pesquisa mista, utilizando uma estratégia aninhada concomitante para coletar dados quantitativos, qualitativos e analisar os resultados obtidos, considerando a evolução nos pilares do PC e seu uso em atividades relacionadas ao ensino de Física. Os participantes da pesquisa foram estudantes de uma escola municipal de Videira/SC, e os resultados demonstraram avanços no desempenho em testes de lógica e Pensamento Computacional, com ganhos de Hake de 0,31 e 0,27, relacionados ao PC. Esses valores indicam um progresso médio na aprendizagem, conforme a escala de Hake, utilizada para medir a efetividade do ensino com base na melhoria do desempenho dos estudantes antes e depois da intervenção. As atividades relacionadas aos conteúdos de Física, desenvolvidas a partir dos pilares do PC, evidenciaram avanços, especialmente nas habilidades de decomposição e abstração de problemas. Os resultados também apontaram um impacto positivo no aprendizado, na motivação e na autoconfiança dos alunos em relação à disciplina, conforme indicado pelos questionários de avaliação e entrevistas realizadas. A abordagem integrada ao ensino de Física pode ter contribuído para melhorar o desempenho acadêmico e auxiliar o desenvolvimento de competências. A replicação desse modelo em outras disciplinas e contextos, aliada à formação continuada de professores e ao desenvolvimento de materiais didáticos que incorporem o PC, pode se configurar como uma estratégia promissora, com potencial para contribuir para o aprimoramento da educação e a preparação dos estudantes para os desafios contemporâneos.

Abstract: The objective of this study was to identify which aspects of Computational Thinking (CT) are useful for learning Physics concepts in the final years of Elementary School. The research aimed to answer the question: How do elements of Computational Thinking contribute to the learning of Physics concepts in the final years of Elementary School? Based on the hypothesis that the development of skills related to CT can be a key factor in learning concepts across various disciplines, especially Physics, this study was grounded in an extension project carried out in partnership between the Instituto Federal Catarinense (IFC) and public schools in Videira, SC. To achieve this, a didactic sequence consisting of ten sessions was developed. These sessions were conducted during extracurricular hours with 8th and 9th grade students and served as the methodological foundation for implementing activities and collecting data. This sequence included the learning of basic programming logic, with the development of algorithms in Portugol using VisuAlg. The evaluation of the proposal followed a mixed-method research model, employing a concurrent nested strategy to collect both quantitative, qualitative data and analyze the obtained results, considering the evolution of CT pillars and their application in Physics-related activities. The study participants were students from a municipal school in Videira, SC. The results demonstrated improvements in logical reasoning and Computational Thinking performance, with Hake gains of 0.31 and 0.27. These values indicate a moderate learning progression, according to the Hake scale, which measures teaching effectiveness based on student performance improvements before and after the intervention. Activities related to Physics concepts, developed using CT pillars, showed advancements, particularly in problem decomposition and abstraction skills. The findings also revealed a positive impact on learning, motivation, and students' self-confidence in the subject, as indicated by assessment questionnaires and conducted interviews. The integrated approach to Physics education may have contributed to enhancing academic performance and fostering competency development. The replication of this model in other disciplines and contexts, combined with continuous teacher training and the development of educational materials incorporating CT, could serve as a promising strategy with the potential to improve education and better prepare students for contemporary challenges.