Combining Teaching Peer Instruction and Just-in-Time Teaching in Physical Education

Os métodos ativos de ensino despontam como uma opção superior ao que denominaremos de método tradicional de ensino, esse centrado nas exposições do professor para uma audiência passiva. O método ativo de ensino mais conhecido e utilizado em Física é o Peer Instruction (Instrução pelos Colegas - IpC). Ele tem sido utilizado experimentalmente na Universidade Federal de Viçosa (UFV) desde 2011 na disciplina introdutória Física 2 (fluidos, ondas mecânicas, ondas eletromagnéticas e termodinâmica). O propósito principal desta dissertação é estabelecer se, e em que condições, a metodologia IpC promove aprendizado superior ao do método tradicional de ensino. Além disso, analisamos o tempo que essa metodologia ativa demanda dos estudantes e também quais são as atitudes deles com relação às várias componentes do método. Na esteira dessa investigação, nós documentamos a implantação da IpC na UFV, destacando os seus erros, acertos e descobertas. Apresentamos ainda uma parte do material didático desenvolvido e discutimos a sua utilização em sala de aula. A pesquisa apresentada aqui é um estudo de larga escala, que compreendeu uma amostra com cerca de 3.000 alunos, em sete semestres acadêmicos. Os dois métodos didáticos avaliados (IpC e tradicional) foram utilizados simultaneamente em todos os semestres, em turmas distintas. Dessa forma, todos os discentes de cada semestre passaram pelas mesmas provas, que foram corrigidas de forma padronizada e uniforme. As notas e o percentual de aprovação foram analisados estatisticamente dentro de grupos com preparo acadêmico equivalente. O preparo acadêmico foi determinado com base no desempenho dos estudantes no Force Concept Inventory (FCI) e também na nota obtida numa disciplina de Física anterior a esse estudo. Os nossos resultados mostraram que a aplicação da IpC per se não proporcionou ganhos de aprendizado (medidos pelas notas de prova), exceto para 10% dos estudantes, o grupo com melhor preparo acadêmico. Para os outros alunos, as duas metodologias levaram a resultados estatisticamente equivalentes. Entretanto, conjugando a IpC com 15 questionários pré-aula, elaborados para estimular o estudo antecipado para aula, a IpC proporcionou um ganho significativo de aprendizado para os alunos com os mais diversos níveis de preparo acadêmico, seja pela métrica de notas em provas, como também pela do percentual de aprovação. Trata-se de um resultado original e importante. De fato, a literatura da área enfatiza que os resultados da IpC são superiores aos do ensino tradicional, mesmo sem a utilização de outros expedientes para fomentar o estudo pré-aula. Contudo, esses artigos tratam de pesquisas em instituições extremamente seletivas, cujos estudantes têm em média um preparo acadêmico (medido pelo FCI) semelhante ao dos 10% melhores alunos na população que estudamos. Investigou-se também o tempo necessário para a realização das atividades relacionadas com a IpC por meio de um questionário de avaliação. Concluímos que a metodologia Instrução pelos Colegas demanda do aluno um tempo de estudo compatível com o que é recomendado na literatura para disciplinas em geral. Determinamos que os alunos precisam em média de 2,5 horas para estudar antecipadamente o conteúdo de uma aula e responder ao questionário associado. O questionário de avaliação revelou também que a maioria dos alunos avalia positivamente a IpC e que acredita que o estudo antecipado e as discussões em sala de aula contribuem para o seu aprendizado. Todavia, a maioria acredita que os questionários pré-aula não auxiliam no aprendizado. Em síntese, este trabalho demonstra com clareza a importância capital do estudo pré-aula na IpC, sobretudo quando esse método é utilizado em um corpo estudantil com uma ampla gama de preparos acadêmicos. Nesse caso, o ganho em aprendizado depende da utilização de instrumentos para fomentar o estudo antecipado para as aulas. Entretanto, a importância do principal instrumento, o questionário pré-aula, não é percebida espontaneamente pelos alunos. O tempo demandado do estudante é uma preocupação comum quando se analisa a possibilidade de utilizar a IpC. Esta investigação revela que é possível obter com a IpC aprendizado superior ao obtido com o método tradicional de ensino, sem contudo demandar do aluno mais tempo de trabalho que o recomendado na literatura.The active learning methods are considered a far superior alternative to the so-called traditional teaching, the latter based upon the instructor‟s expositions to a passive audience of students. Nowadays Peer Instruction (PI) is the most pervasively used active methods in Physics. It has been used experimentally at Universidade Federal de Viçosa (UFV) since 2011 in the course Física 2 (fluids, mechanic waves, electromagnetic waves and thermodynamics). The purpose of this work is chiefly to establish if, and in which conditions, PI renders better learning than the traditional method. Furthermore we have analyzed the time PI demands from students and also their attitudes towards the various components of this methodology. Along this trail, we documented the implementation of PI at UFV, pointing out its shortcomings, achievements and findings. As a final point, we presented part of the teaching material developed at UFV and discussed its use in class. This work is a large scale study involving about 3,000 students in seven academic semesters. The methods compared here (traditional teaching and Peer Instruction) were employed alongside in each semester in different student groups. Hence all students took the same exams, which were uniformly graded. The grades and the pass rates of PI and traditional students were statistically analyzed within groups with the same academic background. This academic preparation was determined using the Force Concept Inventory (FCI), as well as the grade obtained in a Physics course taken before the one studied here. Our results show that PI per se did not provide better learning (as measured by grade in exams), except for 10% of the students, those with the strongest academic background. For the other students, both methodologies rendered results that are statistically identical. However, conjugating PI with online questionnaires designed to enhance student‟s preparation for class rendered a remarkable learning gain (in terms of grades and pass rates) for students with all levels of academic proficiency. This is an original and important result. In fact, the literature emphasizes that PI provides superior results, 17 even without techniques meant to foster preparation for class. Nonetheless, most articles report on studies from highly selective institutions whose students have on average an academic background (as measured by the FCI) similar to those of the 10% strongest student in the population we studied. We have also surveyed the time students need to accomplish the tasks related to PI. We came to the conclusion that Peer Instruction requires from students as much time as recommended in the literature. On average they needed 2.5 hours to study for a class and to answer the associated questionnaire. The survey also revealed that the majority of the students evaluated PI positively and considered that the pre-class study and the discussions in class were beneficial to their learning. However, most students believed that the aforementioned pre-class questionnaires did not help them learn. In conclusion, this work demonstrates clearly the capital importance of the preparation for class in Peer Instruction, especially if the student population comprises a wide range of academic proficiency. In this case, it is necessary to use tools, as well designed questionnaires, to foster student‟s preparation for class. The time demand on students is usually a main concern when deciding whether one should use PI. This study shows that PI may provide better learning than the traditional method, without requiring more time from students.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio