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Mind Makers

15 de outubro de 2020

Pensamento Computacional: Tudo que você precisa saber sobre a disciplina escolar

Mind Makers e o Pensamento Computacional

O Pensamento Computacional vem ganhando destaque nos últimos anos e sempre aparece quando tratam de conteúdos inovadores e que transformam o futuro da educação. 

Grandes discussões vêm sendo tratadas sobre a introdução desta disciplina na grade curricular da educação básica e muitas dúvidas surgem quando trazemos a aclamada disciplina em jogo. E é por isso que a Mind Makers vai esclarecer cada ponto e explicar tudo o que você precisa saber sobre o Pensamento Computacional neste artigo.

Iremos contextualizar o desenvolvimento da disciplina e perpassar por todos os pontos específicos do conteúdo. Então, vamos lá?!

Como será o futuro mercado de trabalho?

Pensamento-computacional

Em 2010, a empresa Fast-Future, a pedido do governo britânico, foi responsável por um dos mais completos levantamentos sobre tendências do mercado mundial de trabalho já feitos. Ouviu 486 especialistas em 58 países e, além de constatar mudanças em profissões existentes, apontou para o surgimento de 110 carreiras inteiramente novas até 2050.

A pesquisa partiu da razoável premissa de que quatro mudanças continuariam a se intensificar nas décadas seguintes: a proliferação tecnológica; o aumento da população mundial; o envelhecimento demográfico; e o aumento com as preocupações ambientais.

Seria uma mera especulação?  Em 2020, já é possível avaliar… afinal, parte daquele futuro projetado por Talwar já chegou. Após uma década, constatamos: a tecnologia continuou a proliferar; a população mundial aumentou; o envelhecimento demográfico continuou a se acentuar; bem como as preocupações ambientais.

Investindo em conversas com colegas de outras profissões confirmaremos também, sem grande dificuldade que cada uma dessas grandes mudanças já está impactando o mercado de trabalho. 

Embora, para muitos, o futuro chegue despercebido e diferente do que gostariam, para educadores ele precisa ser antecipado: se pretendemos preparar a atual geração, essa é a hora de agir.

Neste artigo, daremos nossa contribuição propondo uma ação concreta e imediatamente viável para fazer frente a uma das mudanças de maior impacto no mercado de trabalho, que a Fast-Future chamou de proliferação tecnológica.

A Proliferação tecnológica nesta década

Nesta década, a inteligência artificial saiu dos filmes de ficção científica para entrar nas nuvens de negócios reais. O computador já consegue ver, ouvir e inclusive dirigir automóveis com uma qualidade que se aproxima da capacidade humana – e ele vai igualar e, em seguida, superar esta capacidade.

A robotização prossegue cada vez mais disponível e barata; e centenas de novos inventos digitais surgem pelo mundo, começando a se comunicar em rede, no limiar de grandes possibilidades do que nomeamos “Internet das Coisas.

De modo onipresente e cada vez mais acessível, a tecnologia evoluiu nesta década em ritmo próprio e notadamente acelerado. Para muitos, trazendo sérios problemas como o desemprego ou estagnação. E para outros trazendo oportunidades, como os empreendimentos inovadores de startups e promoções aceleradas de jovens talentos.

O Profissional do Século 21

Curiosamente, em um falso paradoxo, essa proliferação tecnológica valoriza tanto profissionais com maior desenvoltura no mundo digital, quanto os que se destacam por suas habilidades socioemocionais. Aptidões como liderança, colaboração, persistência, trabalho em equipe, empatia, entre outras, exatamente por serem mais intrinsecamente humanas, são mais difíceis de serem substituídas pela tecnologia.

Por essa razão, um profissional “do século 21” pode ser resumido como aquele que se sente seguro trabalhando tanto com as pessoas quanto com a tecnologia ao seu redor. Que detém conhecimentos e habilidades que lhe permitem ir além de fórmulas e programas prontos, sendo capaz de moldar a tecnologia, de organizar, liderar e colaborar com colegas para dar soluções abrangentes e criativas para problemas complexos.

Não por acaso, jargões da computação como “algoritmo” ou “aprendizagem de máquina” frequentam cada vez mais as falas de advogados, médicos, sociólogos e de outros profissionais que já estão em sintonia com seu tempo.

Pensamento Computacional em pauta: Qual o papel da educação na formação dos profissionais do futuro?

Compreender essas novas exigências do mercado de trabalho e aprimorar a formação deste novo indivíduo, cidadão e profissional é, sem dúvida, uma demanda imediata para todos os agentes educacionais. E, a julgar pelas iniciativas mundiais dos últimos anos, as ações começam pela educação básica.

Na última década, alguns movimentos educacionais surgiram e se disseminaram em dezenas de países líderes do ranking educacional:

O movimento CODE ou “Learn-to-Code”, que introduz a aprendizagem de linguagens de programação na educação básica, não como um curso técnico, mas focado no desenvolvimento do pensamento computacional, na resolução de problemas com base nas tecnologias e técnicas da computação.

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E o ramo educacional do movimento MAKER, que resgata os tradicionais e reconhecidos benefícios do aprendizado experimental, “mão na massa”, contemplado por muitas décadas em disciplinas curriculares como Arte e Ciências, como nas feiras de ciências, mas agora incorporando tecnologias digitais e inventos high-tech, graças a uma nova geração de componentes de eletrônica e robótica abertos e surpreendentemente acessíveis para alunos mais novos.

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Esses novos e inovadores recursos didáticos de perfil tecnológico viabilizaram a introdução da ciência da computação por completo na educação básica: eletrônica digital, robótica, programação, modelagem 3D, produção de realidade virtual e aumentada, dentre outras tecnologias “de ponta”, antes restritas ao nível universitário, são hoje ferramentas educacionais acessíveis e chaves para fundamentar os alunos mais novos no mundo digital que os rodeia, independente das profissões que venham a seguir.

Instituições educacionais de referência como o MIT, a universidade de Stanford e de Cambridge, dentre outras, foram pioneiras em conceber e aperfeiçoar esses movimentos de aprendizagem criativa digital e priorizaram sua disseminação na educação básica em nível mundial, devido a algumas constatações estratégicas:

  • a linguagem computacional se tornou “o inglês do século 21”. Compreender o idioma dos computadores, robôs e dispositivos digitais é um fundamento que não pode mais ser adiado para o ensino médio ou universidade, nem ficar restrito aos profissionais da área;
  • o aprendizado de programação de computadores, logo nos primeiros anos escolares, desenvolve habilidades e técnicas úteis para a resolução de problemas em qualquer área do conhecimento humano, batizadas de pensamento computacional – habilidades essas que não são desenvolvidas pelas ciências clássicas, exatas, humanas e da natureza;
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  • E, por fim, devido à constatação de que os métodos ativos, típicos destes movimentos, melhoram a absorção dos demais conteúdos acadêmicos. Alunos que aplicam o conhecimento escolar teórico na produção de experimentos, inventos e produtos práticos, que lhes dão significado, aprendem mais.
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Habilidades socioemocionais por meio da tecnologia

Para uma formação em perfeito alinhamento com o novo perfil profissional do século 21, de modo coerente com o que já definimos, precisamos também cuidar das habilidades socioemocionais. 

Inclusive por estarem fortemente valorizadas na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) brasileira, o desenvolvimento das habilidades socioemocionais já vem sendo objeto da atenção por parte das escolas e sistemas de ensino, em uma variedade de iniciativas de contraturno, oficinas, atividades esportivas e projetos especiais em diferentes formatos.

Bem mais raro é encontrar uma escola que trabalhe as habilidades socioemocionais em sinergia com o aprendizado de novas tecnologias! Esta oportunidade foi destacada no relatório de 2016 do World Economic Forum (WEF), em colaboração com The Boston Consulting Group, intitulado “NewVision for Education: Fostering Social and Emotional Learning through Technology”. No relatório, o WEF destaca a grande relevância que as novas tecnologias podem ter, de diferentes maneiras, em iniciativas pedagógicas para desenvolvimento das habilidades socioemocionais.

Uma iniciativa que pretenda aperfeiçoar a formação para “o século 21” deve, necessariamente, adotar um método de ensino que estimule o trabalho em equipe, a colaboração, o senso crítico, a empatia, a persistência e outras habilidades socioemocionais que sabemos serem sinérgicas com as habilidades cognitivas e conhecimentos tecnológicos quando a meta é formar solucionadores de problemas criativos.

Pensamento Computacional: a nova disciplina da educação Básica

Tudo isso posto e disponível, o que assistimos atualmente é o nascimento de uma nova disciplina formal na educação básica: o Pensamento Computacional.

O conteúdo desta nova disciplina precisa logo ser compreendido sob dois aspectos: 

  • Ele não pretende ensinar alunos a usar programas ou operar robôs, drones ou mesmo impressoras 3D.

    Assim como colher uma maçã pouco contribui para explicar como ela nasce, interações “caixa preta” com tecnologias computacionais pouco revelam sobre seu mecanismo de funcionamento, seus riscos e imensas possibilidades.

    No campo das ciências da computação, aprende-se a arquitetura interna do mundo digital: algoritmos, programação de computadores, robótica, eletrônica, design digital, inteligência artificial e, inclusive, as técnicas de resolução de problemas da chamada análise de sistemas. 
  • Além disso, para que atenda a todos, este conteúdo precisa focar nos fundamentos mais estáveis do mundo computacional.

    Não precisa (e nem deve) aprofundar excessivamente em uma linguagem de programação específica nem expor os alunos a tecnicidades do momento, as chamadas “complexidades acidentais”, problemas que não mais existirão em cinco ou dez anos. 

Precursores do Pensamento Computacional

O Reino Unido foi pioneiro em tornar este conteúdo obrigatório para todas as suas escolas em 2014, desde a educação infantil… e tem sido acompanhado desde então por um número crescente de países, em uma forte evidência do valor estratégico dessa nova disciplina para o futuro da atual geração. 

“O pensamento computacional fornece uma estrutura poderosa para o estudo da computação, com ampla aplicação. É o processo de reconhecer tecnologias computacionais no mundo que nos cerca e aplicar ferramentas e técnicas da computação para entender e raciocinar sobre sistemas e processos naturais, sociais e artificiais. Ele permite que os alunos abordem problemas complexos dividindo-os em partes solucionáveis e desenvolvendo algoritmos para resolvê-los”.
Computing At School

As tecnologias digitais e as técnicas de resolução de problemas do Pensamento Computacional estão onipresentes nos métodos científicos do século 21, apoiando os ciclos de hipótese e experimentação com seus modelos, algoritmos, simulações, geração e coleta de dados – em todas as áreas do conhecimento humano. 

Ao implementar a disciplina de Pensamento Computacional em sua grade curricular, portanto, a escola dá um passo de grande magnitude. Ela recebe uma nova ciência em sua matriz curricular, que veio para ocupar um lugar definitivo ao lado das ciências exatas, naturais e sociais. 

Mas para que atinja sua finalidade, a disciplina de Pensamento Computacional precisa ser implementada com bases sólidas, cobrindo os fundamentos da ciência da computação com amplitude e em profundidade adequada para todos, introduzindo uma diversidade útil de tecnologias digitais aplicadas segundo as técnicas de resolução de problemas típicas da computação. 

É por este motivo que ofertas de contraturno e conteúdos restritos a subcampos da computação, como aulas de “robótica” ou “programação”, são insuficientes. De mesmo modo, são também ineficazes as oficinas STEAM e aulas maker puramente analógicas – que não incorporem tecnologias digitais programáveis. Afinal, como dizemos, os problemas interessantes deste século não se resolvem com a mão na massa somente em tecnologias do século passado.

Definição Operacional de Pensamento Computacional para a Educação Básica 

A Sociedade Internacional de Tecnologia em Educação (ISTE) e a Associação de Professores de Ciência da Computação (CSTA) colaboraram com líderes do ensino

superior, indústria e educação básica para desenvolver uma definição operacional de pensamento computacional. A definição operacional fornece uma estrutura eum vocabulário para o pensamento computacional que ressoará com todos os educadores do ensino fundamental e médio. A ISTE e CSTA reuniram feedback por pesquisa de quase 700 professores de ciências da computação, pesquisadores e profissionais que indicaram apoio esmagador para a definição operacional.

O pensamento computacional é um processo de resolução de problemas que inclui (mas não está limitado a) as seguintes características:

• Formular problemas de uma forma que nos permita usar um computador e outras ferramentas para ajudar a resolvê-los.

• Organizar e analisar logicamente os dados.

• Representar dados através de abstrações como modelos e simulações.

• Automatizar soluções por meio de pensamento algorítmico (uma série de etapas ordenadas).

• Identificar, analisar e implementar possíveis soluções com o objetivo de alcançar o máximo combinação eficiente e eficaz de etapas e recursos.

• Generalizar e transferir este processo de resolução de problemas para uma ampla variedade de problemas.

Essas habilidades são apoiadas e aprimoradas por várias disposições ou atitudes que são dimensões essenciais do Pensamento Computacional. Essas disposições ou atitudes incluem:

• Confiança em lidar com a complexidade.

• Persistência no trabalho com problemas difíceis.

• Tolerância com ambiguidades.

• A capacidade de lidar com problemas em aberto.

• A capacidade de se comunicar e trabalhar com outras pessoas para alcançar um objetivo ou solução comum.

Habilidades desenvolvidas com o Pensamento Computacional

O pensamento computacional é uma forma de pensar que utiliza conceitos fundamentais da ciência da computação e potencializa as capacidades cognitivas e operacionais humanas. Seu desenvolvimento permite enxergar o mundo de forma diferente e, consequentemente, propor soluções diferentes das tradicionais para os problemas, especialmente os complexos.

Tais soluções no ambiente computacional são propostas a partir de algoritmos, que podem ser comunicados a máquinas e a dispositivos computacionais através de linguagens de programação que eles conseguem interpretar e executar. Mas algoritmos também podem ser comunicados a pessoas: os processos e rotinas que definimos para orientar humanos também se beneficiam do “pensamento algorítmico”, da habilidade do solucionador em estabelecer rotinas precisas, concisas, eficientes e sem ambiguidades. De onde concluímos sua definição formal.

Pensamento Algorítmico:

Capacidade de conceber e formalizar uma solução através da definição clara e em linguagem adequada dos passos necessários para que uma pessoa ou dispositivo computacional sejam capazes de seguir, para resolverem um problema original e similares.

Mas há um longo processo desde a identificação, investigação e modelagem de um problema, até se chegar a uma solução algorítmica possível, que demanda outras habilidades cognitivas do pensamento computacional, abaixo definidas.

Decomposição de Problemas:

Decompor o problema para solucioná- lo, seja de modo ascendente, generalizando eventos concretos como “partes” mais abstratas; seja de modo descendente, desenhando sub métodos ou módulos de resolução para partes distintas do problema ou auxiliares em sua solução.

Identificação de Padrões/Generalização:

Distinguir o que há de comum em situações distintas. Tal percepção é relevante não apenas na programação, para evitar trabalho repetitivo, mas também em diversas situações da vida prática, em atividades científicas e profissionais. Nessa perspectiva, entende-se padrão como um modelo, um guia, um conjunto de diretrizes a serem seguidos.

Pensamento Abstrato: 

Criar modelos abstratos da realidade, enfocando somente nas propriedades dos objetos que são relevantes para um determinado estudo. Uma vez que um modelo abstrato da realidade é obtido, suas propriedades são estudadas em simulações, levando a conclusões e ao estabelecimento de algoritmos capazes de prever o comportamento dos objetos.

Dados:

Coletar dados digitais a partir do mundo físico e manipulá-los em algoritmos de pilhas, filas e técnicas iterativas para identificar padrões e produzir informações chaves na resolução de problemas.

Paralelismo: 

Conceber e formalizar soluções algorítmicas e programas que podem ser executados em paralelo, simultaneamente, para otimizar ou viabilizar – soluções para problemas onde a performance é elemento crítico.

Recursividade:

Desenvolver soluções algorítmicas compostas por uma sub-rotina (função ou método) capaz de invocar a si mesma para resolver um problema de forma mais eficiente. A recursividade faz parte do desenvolvimento da metacognição, pois remete ao “pensar sobre o pensamento”. A resolução de problemas através do pensamento computacional também envolve a aplicação de métodos e habilidades de nível mais sofisticado, abaixo definidos.

Métodos de Automação: 

Métodos que viabilizam a execução de tarefas repetitivas mais rapidamente por meio de dispositivos computacionais como computadores, robôs, componentes embarcados, vestíveis,etc. Muito embora, como dito, o pensamento algorítmico também seja útil para descrever processos para humanos, é seu poder como meio de automação em sistemas computacionais que lhe confere grande destaque.

Métodos Colaborativos:

Atitudes socioemocionais inerentes à ética hacker de compartilhar o conhecimento e tudo aquilo que é construído pelo próprio ser humano. Outra definição é “métodos de atuar de modo que duas ou mais pessoas aprendam ou tentem aprender juntos”.

Métodos Criativos: 

Habilidade de resolver problemas combinando tanto os pensamentos convergentes (estruturando o conhecimento de maneira lógica e aplicando suas leis) quanto os divergentes (pensando “fora da caixa”, através da exploração das possibilidades).

Métodos Heurísticos:

Resolução de problemas através de quantificação da proximidade a um determinado objetivo, através de algoritmos probabilísticos e aproximativos, que utilizam informação e intuição a respeito da instância do problema e da sua estrutura para resolvê-lo de forma rápida.

Método Científico (do Séc. 21):

Aproximações sucessivas de “tentativa-e-erro”, com auxílio de técnicas e tecnologias computacionais. Procedimento utilizado para confrontar as ideias que formamos com a realidade percebida, através de ações experimentais e construção de modelos cognitivos.

Metacognição:

Consciência dos próprios processos cognitivos, “aprender a aprender”. Embora seja uma habilidade cognitiva e não um método, a metacognição está em um patamar de sofisticação superior às cognitivas básicas, por isso preferimos classificá-la neste segundo grupo.

O aluno formado pelo Pensamento Computacional

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O aluno formado pelo Pensamento Computacional é aquele que compreende seus próprios limites e  potencialidades, bem como a sofisticada realidade ao seu redor… sentindo-se seguro tanto no trato com pessoas quanto com tecnologias, sendo capaz de dar soluções criativas para novos problemas e de imprimir sua marca no mundo. Para fazer frente a este desafio, o núcleo da nossa disciplina de Pensamento Computacional, formado pelo conteúdo tecnológico e desenvolvimento de habilidades cognitivas do pensamento computacional, foi expandido com um método ativo de aprendizagem fortemente baseado em projetos, que também exercitam habilidades socioemocionais e valorizam atitudes do empreendedorismo.

Os projetos geram experiências marcantes em um ambiente seguro, respeitoso e acolhedor, no qual o aluno tem a oportunidade de se experimentar como um cientista, um engenheiro, um empreendedor, um líder e um colaborador, enquanto resolve problemas reais e cria obras autorais com seus colegas. Em um papel também central nessa formação está o professor, agora atuando como facilitador, priorizando a mediação e a orientação provocativa como técnicas de ensino preferenciais às respostas prontas. Esse novo sujeito que queremos formar, por fim, já começa a mergir no aluno quando ele abraça a oportunidade de fazer, buscando conhecimento de modo autônomo e proativo, como protagonista em seu processo de aprendizagem.

Estrutura Curricular do Pensamento Computacional Mind Makers

No núcleo da estrutura curricular proposta pela Mind Makers para a disciplina de Pensamento Computacional, estão as habilidades mais específicas do Pensamento Computacional, definidas no capítulo anterior.

Elas são trabalhadas de modo ubíquo, isto é, em todos os eixos da disciplina, em duas camadas: Mais internamente, estão as as mais específicas encontram-se os métodos de resolução: Pensamento algorítmico, Decomposição de Problemas, Identificação de Padrões Generalização, Pensamento Abstrato, Pensamento Algorítmico, Dados, Paralelismo e Recursividade.

Circunscrevendo as mais específicas, encontram-se as abordagens, os métodos de resolução de problemas e habilidades mais sofisticadas: Métodos de Automação, Métodos Colaborativos, Métodos Criativos, Métodos Heurísticos, Método Científico (do Séc. 21) e Metacognição.

O Eixos Estruturantes no Pensamento Computacional:

A disciplina Pensamento Computacional adequa-se a BNCC e traz eixos muito bem especificados. Toda a estrutura curricular é bem trabalhada e podemos visualizar bem cada conteúdo e seu lugar de encaixe.

Se diminuirmos o nível de “zoom” da estrutura curricular, minimizando o núcleo, visualizamos os principais eixos curriculares da disciplina de Pensamento Computacional. Os eixos são trabalhados em paralelo ao longo do tempo, cada qual representando um campo relevante da ciência da computação. Cada eixo recebe uma sigla operacional que facilita sua designação no dia a dia.

Cada eixo é apresentado com um nível de decomposição, que traz subcampos de escopo ainda relevante. 

Pensamento Computacional no PISA 2021

Nos últimos anos, nos deparamos com diversas maneiras equivocadas de se introduzir conteúdos correlacionados com o Pensamento Computacional no Brasil:

  • Cursos “técnicos” de programação ou robótica, que tratam alunos do fundamental como se estivessem para ingressar no mercado de trabalho;
  • Métodos de ensino de programação com base no “corte e colagem” de códigos, que usam os alunos como robôs para produzir soluções que eles não compreendem;
  • Cursos restritos à programação, por economia, que se esquivam da computação física (eletrônica digital, robótica, IoT, wearables ,etc.), o que reduz a computação a uma fração de sua amplitude atual;
  • Cursos que trabalham a tecnologia como um fim, centrados em conteúdos técnicos em vez das técnicas e habilidades para a resolução de problemas;
  • Cursos “Maker/STEAM analógicos”, centrados em variedades de atividades desconexas e com pouca ou nenhuma substância computacional;
  • E até cursos chatos, com salas de aula antiquadas, ao estilo “laboratório de informática”, que logo ficam monótonos e desestimulam os alunos.

Abordagens limitadas ou equivocadas como as supracitadas geram o efeito oposto ao esperado: desviam o foco das habilidades de fato relevantes para a atual geração, que são os fundamentos nas ciências da computação e, nos piores casos, desestimulam a curiosidade dos alunos com o mundo digital.

Felizmente, a cada ano, os conteúdos e padrões de aprendizagem desta disciplina se tornam mais claros e consolidados em nível mundial, o que facilita a vida de educadores e mantenedores de escolas, em busca da melhor estratégia. 

Um exemplo recente, bastante significativo, foi o anúncio pela OECD de que o PISA 2021 vai incorporar. 

O PISA é um estudo comparativo internacional, realizado a cada três anos pela Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE). O exame mensura o desempenho dos estudantes na faixa etária dos 15 anos, vinculando dados sobre seus backgrounds e suas atitudes em relação à aprendizagem e também aos principais fatores que moldam sua aprendizagem.

Os resultados do Pisa permitem que cada país avalie os conhecimentos e as habilidades dos seus estudantes em comparação com os de outros países. Isso possibilita a formulação de políticas e programas educacionais, visando melhorias na qualidade e na equidade dos resultados de aprendizagem. 

Ele é um dos exames mais importantes da educação mundial. E a incorporação de questões sobre o Pensamento Computacional a essa avaliação nos confere a certeza de que, embora esta nova disciplina não seja, sozinha, a solução para todos os problemas da educação básica no Brasil, sua implementação na matriz curricular é um passo de valor inegável, para qualquer escola. 

Tudo isso nos confere a certeza de que, embora esta nova disciplina não seja, sozinha, a solução para todos os problemas da educação básica no Brasil, sua implementação na matriz curricular é um passo de valor inegável, para qualquer escola.

Introduza o Pensamento Computacional em sua grade curricular

A Mind Makers é uma editora educacional pioneira no Brasil, especializada em prover todos os recursos necessários para escolas da educação infantil e ensino fundamental incorporarem a nova disciplina de Pensamento Computacional em sua matriz curricular, de modo apropriado e diferenciado, o que já ocorre em mais de 100 escolas atingindo cerca de 40.000 alunos (em janeiro/2020).

A implementação abrangente da Mind Makers, por incorporar todos os princípios até aqui discutidos, termina por estar fortemente alinhada com todas as competências gerais da BNCC

Você pode começar agora mesmo a trazer mudanças e grande inovação para o ano de 2021. Prepare seus alunos para o presente e o futuro com a Mind Makers!

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