Meaningful learning with digital simulation: an experimental study

Tese de doutoramento em Ciências da Educação (especialidade em Psicologia da Educação)Os simuladores digitais apresentam um potencial interessante para explicitar as relações entre duas ou mais variáveis de um sistema, facilitando a ativação de processos de aprendizagem, podendo assim, em contexto pedagógico, favorecer a ocorrência de aprendizagens significativas com impacto positivo no desempenho escolar. Para estudar essa problemática realizou-se um estudo quase experimental com grupo de controlo e pré-teste e pós teste na área curricular da Geometria Espacial (GE) e no 9.º ano de escolaridade, com nove turmas de três escolas públicas do Norte de Portugal. Colocadas como hipóteses de investigação um impacto positivo dessa utilização no desempenho escolar e uma eventual moderação dessa relação por variáveis sociodemográficas e psicológicas, entendeu-se adequado, para aumentar a compreensão acerca do fenómeno, refinar essas análises a habilidades específicas do tema curricular visado e conhecer as opiniões dos alunos sobre a experiência de aprendizagem. Após 13 aulas sobre GE, em que o grupo experimental seguiu uma planificação e utilizou um conjunto de simuladores digitais concebidos para o estudo, os alunos viram as suas aprendizagens novamente avaliadas. A análise de covariância dos resultados desse pós-teste de GE controlando os resultados no pré-teste de GE mostrou uma melhoria significativa no desempenho académico geral na GE dos alunos do grupo experimental, sendo essa melhoria significativa nas habilidades de medição e de associação de planificações a sólidos. Para analisar a moderação de variáveis psicológicas e sociodemográficas na relação entre o uso de simulação digital e o desempenho na GE procurou-se primeiramente compreender as relações entre essas variáveis através de análises de correlações. As análises de moderação permitiram concluir não haver efeito moderador de nenhuma das variáveis sociodemográficas ou psicológicas na relação entre o uso da simulação e o desempenho. A utilização da simulação digital mostrou ser a variável com maior impacto nos ganhos nas habilidades de medição e de associação de planificações a sólidos. Resultados inesperados envolvendo o raciocínio espacial sugerem a realização de novos estudos. As opiniões positivas dos alunos permitiram inferir que a experiência promoveu a ocorrência de aprendizagens significativas. Implicações para a prática apontam para a adoção deste tipo de recurso e uma especial atenção à formação docente.Digital simulators have an interesting potential to explain the relationships between two or more variables in a system, facilitating the activation of learning processes, therefore being able, in a pedagogical context, to favour the occurrence of meaningful learning with a positive impact on academic performance. To approach this problem, a quasi-experimental study was carried out with a control and pre-test and post-test group in Spatial Geometry (SG) curriculum area and in the 9th grade, with nine classes from three public schools in the North of Portugal. Placed as research hypotheses a positive impact of this use on academic performance and a possible moderation of this relationship by sociodemographic and psychological variables, it was considered appropriate, to increase the understanding about the phenomenon, to refine these analyses to specific skills of the curricular theme and to know students' opinions about the learning experience. After 13 classes on SG, in which the experimental group followed a didactical planning and used a set of digital simulators designed for the study, the students had their learning again evaluated. The analysis of covariance of the results of this SG post-test controlling the results in the SG pre-test showed a significant improvement in SG general academic performance of the students in the experimental group, with a significant improvement in the abilities of measurement and association between nets and solids. To analyse the moderation of psychological and sociodemographic variables in the relationship between the use of digital simulation and performance at SG, we first sought to understand the relationships between these variables through correlation analysis. The moderation analyses allowed to conclude that there is no moderating effect of any of the sociodemographic or psychological variables in the relationship between the use of simulation and performance. The use of digital simulation proved to be the variable with the greatest impact on gains in measurement skills and association between nets and solids. Unexpected results involving spatial reasoning suggest further studies. Students’ positive opinions made it possible to infer that the experience promoted the occurrence of meaningful learning. Implications for practice point to the adoption of this type of resource and special attention to teacher training