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Revista Brasileira de Ensino de Fısica, vol. 39, nº 3, e3403 (2017)www.scielo.br/rbefDOI: http://dx.doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2017-0012

Pesquisa em Ensino de Fısicacb

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Uma revisao da literatura acerca da implementacao dametodologia interativa de ensinoPeer Instruction (1991 a 2015)

A literature review on the implementation of Peer Instructioninteractive teaching method (1991 to 2015)

Maykon Goncalves Muller∗1, Ives Solano Araujo2, Eliane Angela Veit2, Julie Schell3

1Instituto Federal de Educacao, Ciencia e Tecnologia Sul-rio-grandense, Campus Visconde da Graca, Pelotas, RS,Brasil

2Instituto de Fısica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil3Universidade do Texas, Austin, EUA

Recebido em 17 de Janeiro, 2017. Aceito em 05 de Fevereiro, 2017.

Este trabalho apresenta resultados de uma revisao da literatura acerca da implementacao da metodologia interativa deensino Peer Instruction (PI). Respondemos as seguintes questoes de pesquisa: Em quais contextos de ensino (nıvel de ensino,paıs, area de ensino e disciplinas) pesquisadores tem investigado o PI? Que impactos o PI tem produzido na aprendizagemdos estudantes? Quais sao os resultados instrucionais da implementacao do PI em termos das atitudes dos professores emrelacao a metodologia e das modificacoes feitas na estrutura original da metodologia? Quais sao os principais aspectosteoricos e metodologicos que pesquisadores utilizam para investigar implementacoes do PI? Os resultados da literaturaapontam que grande parte das publicacoes foram conduzidas em universidades norte americanas, em disciplinas da areaSTEM, com destaque a disciplina de Fısica. A adocao do PI apresenta impactos positivos na aprendizagem conceitualdos estudantes, na habilidade de resolucao de problemas e no desempenho academico. Desenvolve sentimentos positivosrelacionados a aprendizagem dos conteudos e a metodologia. Professores realizam modificacoes ao implementar o PIintegrando-o com outras metodologias, demonstrando sua flexibilidade. A maioria dos estudos e apoiada por analisesempıricas e estatısticas, mas nao por estruturas conceituais ou referenciais teoricos. Esta lacuna apresenta oportunidadespara contribuicoes futuras.Palavras-chave: revisao da literatura; Peer Instruction; metodologias interativas de ensino.

This paper presents a review of literature on the implementation of the interactive student-centered teaching methodPeer Instruction (PI). We answer the following research questions: In which teaching contexts (education level, country,teaching area and disciplines) have researchers investigated PI? What student outcomes are detailed in PI implementationstudies? What are the instructional outcomes of PI adoption among instructors, in terms of teacher attitudes towards themethodology and modifications made to the original structure of the methodology? What are the theoretical and method-ological approaches researchers use to study PI implementation? The results of the literature demonstrate that the largemajority of publications on PI implementation result from studies conducted at North American universities, in the STEMfields, particularly within the discipline of Physics. PI implementation shows increases in the conceptual learning of stu-dents, problem-solving ability and academic performance. Develops students’ positive feelings related to content learningand the teaching methodology. Instructors make changes to the implementation of the method and integrate it with otherteaching methods, demonstrating the methodology’s flexible nature. Most studies on PI implementation are supported byempirical and statistical analysis but are not guided by formal conceptual or theoretical frameworks. This gap presentsopportunities for future contributions.Keywords: literature review; Peer Instruction; interactive teaching methods.

1. Introducao

Apesar de nao se tratar de um conceito absoluta-mente novo, a aprendizagem ativa tem adquiridogrande atencao nas ultimas decadas. Muito frequen-temente, a expressao “aprendizagem ativa” e reco-∗Endereco de correspondencia:[email protected].

nhecida como uma abordagem para a sala de aula,onde atividades sao programadas para engajar os es-tudantes durante todo o processo de aprendizagem,em contraste ao ensino tradicional, caracterizadopor aulas eminentemente expositivas [1]. Professo-res e pesquisadores da area de ensino tem voltadoesforcos no desenvolvimento de novas metodologiasde ensino que visam o engajamento dos estudan-

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e3403-2 Uma revisao da literatura acerca da implementacao da metodologia interativa de ensino Peer Instruction

tes durante o processo de aprendizagem como, porexemplo: One-Minute Paper [2], Think-Pair-Share[3], Problem-Based Learning [4], Team-Based Le-arning [5], Just-in-time Teaching [6], SCALE-UP[7]. Essas metodologias nao esgotam, de maneiraalguma, as possibilidades disponıveis para os pro-fessores. Em trabalho recente, Henderson et al. [8]investigaram a adocao de, pelo menos, 24 metodo-logias ativas de aprendizagem por professores emdisciplinas de Fısica universitaria.

Entre as metodologias ativas de aprendizagem,o Peer Instruction (PI) possui um reconhecimentopreeminente [9]. O Peer Instruction e uma metodo-logia de ensino ativa centrada no estudante (activestudent-centered pedagogy) desenvolvida no inıcioda decada de 90 do seculo passado pelo professorde Fısica Eric Mazur da Universidade de Harvard.Desde sua criacao, o PI vem ganhando destaqueinternacional por sua capacidade de engajar ativa-mente os estudantes durante o processo de apren-dizagem, de intensificar a aprendizagem conceitual,alem de desenvolver habilidades sociais e cogniti-vas [10, 11]. Tais resultados podem ser encontradosem pesquisas realizadas nos mais diversos contextossociais, disciplinas e nıveis de ensino [10–20].

Passadas aproximadamente duas decadas de suacriacao, e oportuno tracar um panorama da producaoacademica referente a aplicacao do PI em ambientesformais de ensino. Recentemente, Vickrey et al. [21]publicaram uma ampla revisao da literatura, queabarca estudos sobre a eficiencia do PI e sobre asatitudes de estudantes e professores em relacao aele, identificam aspectos crıticos da implementacaodo metodo, assim como uma breve sıntese dos prin-cipais contextos academicos em que o PI tem sidoadotado. Tal revisao inclui publicacoes em revistasespecializadas e em anais de eventos. Um dos pontosfortes dessa revisao e a discussao acerca de aspectoscrıticos da implementacao do PI, associados a cadauma das suas etapas. A presente revisao, alem deter um escopo mais amplo, incluindo artigos publi-cados em lıngua portuguesa, aprofunda a discussaoacerca dos principais impactos no desempenho dosestudantes. Ademais, analisa os referenciais teoricose metodologicos utilizados nas publicacoes revisa-das. Por fim, nossa busca por publicacoes referentesao PI tambem nao encontrou trabalhos de revisaopublicados em lıngua portuguesa. Definimos comoquestoes de pesquisas a serem respondidas atravesda revisao: i. Em quais contextos de ensino (nıvelde ensino, paıs, area de ensino e disciplinas) pesqui-sadores tem investigado o PI? – ii. Que impactoso Peer Instruction tem produzido na aprendizagem

dos estudantes? – iii. Quais sao os resultados ins-trucionais da implementacao do PI em termos dasatitudes dos professores em relacao a metodologiae das modificacoes feitas na estrutura original dametodologia? – iv. Quais sao os principais aspectosteoricos e metodologicos que pesquisadores utilizampara investigar implementacoes do PI?

Apresentamos, na sequencia, o escopo da revisaorealizada, incluindo aspectos historicos relacionadosao PI. Apos, a metodologia empregada, discutindoas categorias criadas para a analise dos artigos e, aofinal, os resultados, as discussoes dos resultados eas conclusoes.

2. Escopo da revisao

2.1. Aspectos historicos do Peer Instruction

Inicialmente desenvolvido para o curso introdutoriode Fısica ministrado pelo professor Eric Mazur, oPeer Instruction (PI) reune elementos das peda-gogias centradas nos aprendizes (learner-centeredteaching), na qual o estudante possui papel centralno processo de aprendizagem. O PI foi desenvolvidono ano de 1991 [22], quando Mazur tomou contatocom o teste Force Concept Inventory (FCI) [23]sobre concepcoes de Mecanica. As pesquisas de Hes-tenes e colaboradores apontaram que os estudantesque entram em cursos introdutorios de Fısica apre-sentam muitas concepcoes de “senso comum” acercade fenomenos relacionados a Mecanica, e que o en-sino tradicional e pouco eficiente para os estudantestransporem tais concepcoes e crencas sobre a Fısica.

Entre os anos de 1984 e 1990, Mazur ensinava seusestudantes, em cursos introdutorios de Fısica, de ma-neira convencional, com aulas expositivas acompa-nhadas de demonstracoes. De maneira geral, seus es-tudantes tinham um desempenho bom em resolucaode problemas considerados difıceis e avaliavam asaulas de maneira positiva. Ao aplicar o FCI em umaturma de graduandos em Fısica de Harvard, Mazurpercebeu alguns alertas. O primeiro veio por meio deuma pergunta feita por uma estudante: “ProfessorMazur, como devo responder a essas questoes? Deacordo com o que o senhor ensinou ou conforme omeu jeito de pensar a respeito dessas coisas?”. Ape-sar do alerta, os estudantes tiveram um desempenhoum pouco superior no FCI do que obtiveram em umexame de metade do semestre da disciplina [22].

Frente aos resultados contraditorios obtidos como FCI, Mazur decidiu colocar nos exames questoesqualitativas simples e questoes quantitativas difıceis.Ao comparar o desempenho dos estudantes em pa-

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Muller e cols. e3403-3

res de questoes qualitativas e quantitativas (sobre omesmo conceito), foi possıvel perceber que grandeparte dos estudantes conseguia resolver as questoesquantitativas difıceis, mas nao tinha um desempe-nho satisfatorio nas questoes qualitativas simples. Asdificuldades apresentadas pelos estudantes expoemcertas fragilidades do ensino de Ciencias. Inicial-mente, e perceptıvel que estudantes que memorizamalgoritmos de resolucao podem ter um otimo desem-penho em disciplinas de Fısica, apesar de nao com-preenderem os conceitos fısicos subjacentes. Alemdisso, frente ao bom desempenho dos estudantes emexames tradicionais, o professor, mesmo tendo muitaexperiencia no ensino, pode ter a falsa sensacao deque seu trabalho e eficiente. De maneira correlata,os estudantes, ao terem sucesso com seus algoritmosde resolucao de problemas, podem ter o sentimentoque dominam o conteudo abordado na disciplina.Contudo, ao se depararem com situacoes em quetais algoritmos nao sao eficazes, podem se sentirfrustrados.

Decidido a modificar tal cenario, Mazur comecoua buscar alternativas para suas aulas, cujo focopassou para a discussao dos conceitos subjacentes,sem que a habilidade de resolucao de problemasfosse negligenciada. O resultado foi a criacao do PI,cujos objetivos sao explorar a interacao entre osestudantes durante as aulas e focar a atencao dosestudantes nos conceitos fundamentais. A estruturaproposta por Mazur para o PI pode ser sintetizadanas seguintes etapas [22, 24]:

1. Uma curta apresentacao oral sobre os elemen-tos centrais de um dado conceito ou teoria efeita por cerca de 20 minutos.

2. Uma pergunta de multipla escolha, geralmenteconceitual, denominada Teste Conceitual, ecolocada aos alunos sobre o conceito (teoria)apresentado na exposicao oral.

3. Os alunos tem entre um e dois minutos parapensarem silenciosamente sobre a questao apre-sentada.

4. Os estudantes registram suas respostas indivi-dualmente e as mostram ao professor usandoalgum sistema de respostas (por ex., clickersou flashcards).

5. De acordo com a distribuicao de respostas, oprofessor pode passar para o passo seis (quandoa frequencia de acertos esta entre 35% e 70%),ou diretamente para o passo nove (quando afrequencia de acertos e superior a 70%).

6. Os alunos discutem a questao com seus colegaspor um a dois minutos.

7. Os alunos registram sua resposta revisada e asmostram ao professor usando o mesmo sistemade respostas do passo 4.

8. O professor tem um retorno sobre as respos-tas dos alunos a partir das discussoes e podeapresentar os resultados para os alunos.

9. O professor entao explica a resposta da questaoaos alunos e pode ou apresentar uma novaquestao sobre o mesmo conceito ou passar aoproximo topico da aula, voltando ao primeiropasso.

A estrutura proposta por Mazur para o PI e similara metodologia interativa Think-Pair-Share (TPS)[3]. Durante uma aula, o professor apresenta umaquestao de multipla escolha, ou um problema, e osestudantes tem um tempo para desenvolver suas res-postas individuais (Think). Na sequencia, os alunosinteragem com os colegas comparando as respos-tas encontradas (Pair) e, entao, compartilham asrespostas com o professor (Share).

Usualmente a votacao (etapas 4 e 7) e feita pormeio de algum sistema de resposta como flashcards(cartoes de resposta) ou clickers, especie de con-troles remotos individuais que se comunicam porradiofrequencia com o computador do professor.Mais recentemente, sistemas de resposta envolvendoquaisquer dispositivos com acesso a internet, taiscomo notebooks, smartphones e tablets vem se mos-trando uma alternativa promissora, tanto por sevalerem de aparelhos que os proprios estudantes japossuam, quanto por viabilizar o envio de respostaspara questoes abertas.

Desde a formulacao inicial do PI, eram previs-tas tarefas previas as aulas, nas quais uma ou maissecoes de um livro-texto eram lidas pelos estudan-tes. Para garantir que a tarefa havia sido realizada,o professor aplicava quizzes no perıodo de 20 minantes da aula ate 5 min apos seu inıcio, valendoum percentual da nota final dos estudantes. Inici-almente, nao havia o intuito de obter um feedbacksobre as dificuldades do aluno, tampouco eram aber-tas possibilidades de perguntas sobre o conteudoaos estudantes. O principal objetivo era garantirque os alunos, em algum momento, passassem pelosexemplos resolvidos dos livros-texto e acompanhas-sem os desenvolvimentos algebricos de equacoes quenao mais seriam abordadas em aulas, pois foramretirados para abrir espaco para a discussao entreos alunos.

Com o passar do tempo, as tarefas de leiturasforam potencializadas pelo uso do Just-in-Time Te-aching (JiTT) [6, 25], que trouxe como possibilidadeadicional o professor conhecer as dificuldades mani-

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festadas pelos alunos para preparar as suas aulas.Apesar do PI contar com tarefas de leituras previasas aulas, convencionou-se, apos seu uso conjunto como JiTT, que o PI esta relacionado com as atividadespresenciais em sala de aula (i.e. breves exposicoesorais, aplicacao de questoes conceituais, votacoes,interacoes entre os pequenos grupos e explanacoespor parte do professor) e as atividades pre-classeestao relacionadas ao JiTT.

2.2. Metodologia

O levantamento dos artigos abarcados por esta re-visao da literatura inclui pesquisas publicadas emrevistas entre os anos de 1991 e 2015, e foi realizadorecorrendo a duas bases de dados internacionais:Social Sciences Citation Index (SSCI) (atraves daplataforma Web of Science) e Education ResourcesInformation Center (ERIC). A busca dos artigos foiestendida a periodicos especıficos1, classificados nosextratos A1 (19 periodicos), A2 (23 periodicos) e B1(80 periodicos) na area de Ensino, da plataformaSucupira (Qualis 2014). Na sequencia, descrevemosos criterios utilizados, culminando na exclusao dealguns artigos e inclusao de outros.

No banco de dados ERIC, usamos como filtro nocampo de busca o termo “Peer Instruction” contidoem artigos em revistas com revisao pelos pares. Re-sultaram 198 artigos, dos quais 24 foram publicadosantes de 1991 e por isso foram excluıdos. Os 174itens encontrados tiveram seus tıtulos e abstractsrevisados manualmente em busca da palavra chave“Peer Instruction”, bem como de indıcios de queo artigo tratava de uma pesquisa sobre o metodo.Dos 174 artigos, 94 nao continham o termo PeerInstruction no tıtulo ou no abstract, um nao eraartigo de pesquisa e nao tinha relacao com PI e16 artigos apresentavam o termo “Peer Instruction”como referencia a interacao entre os estudantes (peerteaching, peer tutors, peer-to-peer instruction) emestrategias didaticas interativas, mas nao a metodo-logia PI especificadamente. Os 64 artigos restantesforam lidos integralmente.

Na base de dados SSCI, atraves da plataformaWeb of Science, usamos como filtro o termo “PeerInstruction” no campo de topico ou no tıtulo, con-tido em artigos publicados entre os anos de 1991 e2015. Usamos, entao, os filtros “articles” (n=131) em“document type” e “english” (n=130) em “language”.Os 130 itens encontrados tiveram seus tıtulos e abs-tracts revisados manualmente em busca da palavra

1A revisao foi realizada apenas nos periodicos disponıveison-line.

chave “Peer Instruction”, bem como de indıcios deque o artigo tratava de uma pesquisa sobre o metodo.Apos a leitura dos abstracts, 50 foram excluıdos pornao conterem o termo Peer Instruction, e 30 naoforam identificados como pesquisas relacionadas aometodo, pois utilizavam o termo “Peer Instruction”como referencia a interacao entre os estudantes (peerteaching, peer tutors, peer-to-peer instruction) e naoa metodologia PI especificadamente; totalizando,dessa forma, 50 artigos que foram lidos integral-mente. O total de artigos, obtidos atraves das pla-taformas SSCI e ERIC, lidos integralmente foi de87 (haja vista que 27 artigos foram encontrados emambas as plataformas de busca), sendo que destes,19 foram excluıdos, pois tratavam de pesquisa que:apenas citavam o PI [26–29]; abordavam estrategiasdidaticas que se baseiam na filosofia do “peer tea-ching” [30–36]; relata uso de sistemas de votacaoou sistemas para apresentacao de questoes concei-tuais [37–39]. Alem disso, outros dois artigos naoforam encontrados atraves de meios eletronicos paraa leitura.

Nos periodicos classificados nos extratos A1, A2 eB1 na area de Ensino, utilizamos como filtro os ter-mos “Peer Instruction”, “Instrucao pelos Colegas”,Instrucao pelos Pares” e “Instruccion pelos colegas”e “Instruccion por Pares”. Atraves das buscas, encon-tramos um total de 13 artigos que se enquadraramno escopo de nossa revisao; destes 12, 8 foram encon-trados atraves da busca nas bases de dados e um eum artigo de divulgacao do PI [24]. Por conseguinte,nossa revisao abarca o numero total de 72 artigosde pesquisa sobre o PI.

3. Resultados e Discussoes

A apresentacao dos resultados encontrados dar-se-ade acordo com as questoes de pesquisa apresentadasanteriormente. Reservamos uma subsecao para cadauma das perguntas.

3.1. Contexto de aplicacao do PI

Os artigos compreendidos nesta revisao referem-sea estudos em diferentes nıveis de ensino, a saber:Ensino Medio (n=5), Universidade do tipo “College”(n=7), Universidade (n=57) e Ensino Medio e Uni-versidade (n=1). Os artigos de Vickrey et al. [21] eAraujo e Mazur [24] nao foram contabilizados por setratarem de um trabalho de revisao da literatura ede divulgacao da metodologia, respectivamente. Haenorme predomınio no numero de publicacoes cujocontexto de pesquisa e a universidade (aproximada-



mente 90%). A grande predominancia de publicacoesno Ensino Superior pode ser interpretada de algu-mas maneiras. Em primeiro lugar, muitas pesquisassao realizadas onde os grupos de pesquisa em en-sino estao situados. Dessa forma, o ambiente focode pesquisa acaba sendo a instituicao de nıvel supe-rior. Alem disso, as universidades enfrentam muitosproblemas relacionados ao baixo nıvel de compre-ensao dos estudantes, ao ındice de reprovacao nasdisciplinas introdutorias e a baixa motivacao dos es-tudantes em aprender os conteudos do curso. Adotar,portanto, novas metodologias de ensino, bem comocompreender suas respectivas eficiencias, e de ex-trema importancia. Incontestavelmente, a EducacaoBasica tambem e afetada por problemas similaresaos do Ensino Superior, especialmente no que serefere a motivacao dos estudantes em aprenderemos conteudos abordados em sala de aula. Frente oreduzido numero de publicacoes, pesquisar os im-pactos do PI em ambientes formais de ensino basicoe, portanto, uma linha de pesquisa promissora enecessaria.

Em relacao aos paıses em que essas pesquisas fo-ram realizadas, conforme pode ser visto no Grafico1 ha uma notoria concentracao de trabalhos naAmerica do Norte, especificamente nos Estados Uni-dos da America (n=36), Canada (n=5) e EstadosUnidos e Canada (n=1). O total de 42 artigos naAmerica do Norte e superior a soma de todos osoutros continentes juntos. Na Africa encontramosapenas um artigo [40]. Apesar dessa grande dife-renca no numero de publicacoes, verifica-se que haum movimento de pesquisadores na busca de resulta-dos da implementacao do PI em contextos diferentesdaquele em que foi criado, ou seja, em universidadesamericanas.

As areas do conhecimento na qual os artigos foramdesenvolvidos encontram-se no Grafico 2. Nota-seuma predominancia de artigos publicados na area

Grafico 1: Distribuicao de publicacoes por continente.

Grafico 2: Distribuicao de publicacoes por area do conhe-cimento.

de STEM2, com aproximadamente 85% dos artigos3.Dentro da grande area STEM, a Fısica, com 31 arti-gos, e a disciplina em que o PI foi mais investigado,seguido pela Matematica (n=7) e pela Engenharia(n=7). Novamente, percebemos que o PI foi maisinvestigado na disciplina em que foi criado, a Fısica,apesar de que acabou se estendendo a toda grandearea STEM.

3.2. Impactos causados pelo PI naaprendizagem

Nessa categoria, so incluımos os artigos que possuemquestoes de pesquisa e/ou objetivos de pesquisaexplıcitos, contendo a descricao da metodologia depesquisa utilizada e, em alguns casos, o referen-cial teorico adotado. Abordaremos estudos sobreos impactos, proporcionados pela adocao do PI, naaprendizagem conceitual, na resolucao de proble-mas, em diferentes generos e etnias, desempenhonas disciplinas, crencas, atitudes e motivacao dos es-tudantes, bem como na retencao dos estudantes (nasdisciplinas e nos cursos). Pesquisas cujo objetivo eracompreender a importancia dos elementos que cons-tituem a estrutura do PI tambem sao apresentadasnessa secao.

3.2.1. Aprendizagem Conceitual

Grande porcao dos artigos (n=36) publicados sobrea adocao do PI possuıa objetivos e/ou questoes depesquisa intimamente ligadas a analise do impacto

2 A sigla STEM e um acronimo para as disciplinas de Ciencias,Tecnologia, Engenharia e Matematica (Science, Technology,Engineering e Mathematics). Os cursos da grande area STEMincluem, entre outros, Fısica, Astronomia, Quımica, Biologia,Engenharias, Ciencia da Computacao e Matematica.3 Aqui tambem nao foram categorizados os artigos de Vickreyet al. [21] e Araujo e Mazur [24].



na aprendizagem conceitual dos estudantes, apesarde nao haver, em muitos casos, clareza quanto aacepcao atribuıda ao termo “aprendizagem concei-tual”. Categorizamos, nesta secao, todos os artigosque avaliaram a aprendizagem dos estudantes pormeio de questionarios padronizados, questoes con-ceituais utilizadas durante as aulas, ou ate mesmotestes desenvolvidos pelos proprios autores.

Optamos por agrupar os artigos por area de conhe-cimento, STEM, Ciencias Medicas, Ciencias Huma-nas, e, dentro de cada uma dessas areas, agrupamospelos instrumentos de coleta de dados utilizados.

3.2.1.1. STEM

Aproximadamente 50% dos artigos (n=31) dagrande area STEM (n=59) tiveram como objetivoinvestigar os impactos, proporcionados pela adocaodo PI, na aprendizagem conceitual dos estudantes,cuja melhoria e vista como um dos principais resul-tados de sua implementacao. Frequentemente, o PIe comparado as aulas tradicionais e, a subsequenteavaliacao da aprendizagem se da atraves de testespadronizados (e.g. Force Concept Inventory – FCI[23], Conceptual Survey in Electricity and Magne-tism – CSEM [41], Geoscience Concept Inventory –GCI [42]. Em algumas ocasioes, outros instrumentos,tais como testes construıdos pelos pesquisadores equestoes conceituais, utilizadas durantes as aulas,sao empregados para subsidiar as investigacoes.

A metodologia de pesquisa empregada inclui, emtodos os artigos, analises quantitativas. Usualmente,o delineamento experimental envolve um grupo decontrole (aulas tradicionais) e um grupo experimen-tal (PI ou modificacao). Em alguns estudos, umteste padronizado e aplicado antes e depois da im-plementacao do PI [10, 11, 13, 14, 20, 43]. Nessescasos, o tratamento dos dados se da atraves de tes-tes de comparacao (e.g. independent t-test, ANOVA,Wilcoxon test) para avaliar se ha diferencas estatisti-camente significativas entre o grupo experimental eo grupo de controle, correlacoes entre o desempenhono teste padronizado e outras variaveis independen-tes (e.g. quantidade de horas dedicadas pelo estu-dante para estudar) [11], etc. Outra tecnica muitoutilizada e o calculo do ganho normalizado definidopor Hake [44], como

g = %pos − %pre100% − %pre , (1)

onde %pre corresponde ao escore obtido no teste an-tes da implementacao e %pos, apos a implementacao.

O ganho normalizado mede a melhora no escoredo estudante em um teste, levando em consideracaoseu proprio desempenho na primeira e na segundaaplicacao do teste. O numerador da Equacao 1 cor-responde ao ganho efetivo obtido pelo estudante;o denominador, a melhora maxima possıvel de seralcancada por aquele estudante. O valor de g podevariar entre 0 e 1 (ou entre 0% e 100%), sendo queresultados mais proximos de 1 correspondem a umamelhora mais acentuada. Os resultados negativos,obtidos quando o estudante apresenta um escoresuperior na primeira aplicacao do teste, sao descon-siderados da analise. O ganho normalizado tambempode ser calculado com os escores dos Testes Con-ceituais; nesse caso, o numerador da Equacao 1 edeterminado pela diferenca entre a percentagem deacertos apos e antes da discussao entre os colegas.O denominador corresponde, portanto, a maximamelhora na percentagem de acertos para a questaoconceitual.

3.2.1.1.1. Testes envolvendo questoes con-ceituais

Devido a ausencia de testes padronizados paradeterminados conteudos e disciplinas, uma parcelados pesquisadores avalia a aprendizagem dos estu-dantes por meio da aplicacao de testes construıdosespecialmente para sua pesquisa [40, 45–51].

Os estudos de Van Dijk et al. [46] e Schmidt[48], conduzidos em disciplinas para estudantes deEngenharia, mostram que o PI proporcionou umamelhora na aprendizagem conceitual de conceitosde Mecanica e Dinamica, respectivamente. Em es-pecıfico, Van Dijk et al. [46] compararam o desem-penho dos estudantes em tres situacoes distintas:aulas tradicionais; com o PI; e uso de sistemas devotacao (sem PI). Na analise do pre-teste nao fo-ram encontradas diferencas estatisticamente signifi-cativas entre os grupos. Os resultados do pos-testeindicam que os estudantes que tiveram aulas como PI tiveram um escore superior no teste, sendo adiferenca nos escores estatisticamente significativacom p =0,025 (tradicional: 4,82±1,5; sistema devotacao: 4,00±1,71; PI: 5,23±1,31). Ja Schmidt [48]comparou a aprendizagem conceitual dos estudantesque tiveram aulas com o PI (grupo experimental)com uma turma de controle (ensino tradicional).A analise estatıstica do pre-teste mostrou que asduas turmas em que o PI foi adotado e a turma decontrole (que teve aulas tradicionais) nao possuıamdiferencas estatısticas de conhecimento previo. O ga-nho normalizado das duas turmas experimentais foisuperior ao da turma de controle (<g>PI−1 =0,46;<g>PI−2 =0,59; <g>Controle =0,36).



A melhora na aprendizagem conceitual dos es-tudantes, medida com testes desenvolvidos pelospesquisadores, tambem foi encontrada em cursos deBiologia [49], Matematica [40, 45], Fısica [47, 50] eQuımica [51]. Um resultado interessante foi obtidopor Jones et al. [49], que mostraram que o PI am-pliou a capacidade de estudantes de um curso deEntomologia em aplicar o conhecimento conceitual asituacoes do mundo real. Em termos do desempenhodos estudantes nos testes aplicados, Pizer [45],Coxe Junkin [47], Zhu e Singh [50], Morice et al. [51] eOuko et al. [40] dao evidencias que os estudantes quetiveram aulas com o PI tendem a obter um escoresuperior na segunda aplicacao do teste (pos-teste),em comparacao com os escores de estudantes comaulas tradicionais.

3.2.1.1.2. Testes ConceituaisTestes Conceituais foram utilizados como fonte de

evidencias dos impactos proporcionado pela adocaodo PI em uma parcela dos trabalhos encontradosnesta revisao (n=9). Para mensurar a influencia dadiscussao entre os colegas na aprendizagem dos es-tudantes, as pesquisas avaliam diferentes aspectos:a qualidade das justificativas para os Testes Con-ceituais, a convergencia para a resposta correta, oganho normalizado para os Testes Conceituais, e odesempenho em questoes isomorficas. Passamos adiscutir os resultados referentes a cada um dessesaspectos.

Brook e Koretsky [52] e Koretsky e Brooks [53],em estudos realizados em turmas de Quımica e En-genharia Quımica, respectivamente, mostram que aqualidade das explicacoes para as respostas melhoraapos a interacao entre colegas. Outro elemento dedestaque, encontrado por Brook e Koretsky [52], eum aumento no nıvel de confianca dos estudantesem relacao as suas respostas, apos a etapa de in-teracao com os colegas. O nıvel de confianca dosestudantes foi medido atraves de uma escala tipo Li-kert que variava entre 1 (substancialmente inseguro)a 5 (substancialmente seguro). Em cada rodada devotacao, os estudantes deviam optar pela respostaque julgavam correta e pelo grau de confianca quepossuıam em relacao a sua resposta.

A convergencia para resposta correta, apos a etapade discussao entre os colegas, e outra evidencia am-plamente divulgada como um dos pilares do PI.Como e bem sabido, no PI apos a primeira rodadade votacoes, caso haja uma dispersao nas respos-tas, o professor sugere que os estudantes encontremcolegas que optaram por respostas diferentes dassuas para discutir acerca da questao. Os resultadosindicam que frequentemente os estudantes, ao inte-

ragirem uns com os outros, acabam por encontrar aresposta correta para o Teste Conceitual sem quehaja, necessariamente, uma intervencao do professor[10, 52, 54–57].

Outra analise conduzida com a distribuicao deacertos e erros dos estudantes nas duas etapas devotacao e o ganho normalizado. Lee et al. [56], aoinvestigarem a eficacia da adocao do PI em seis disci-plinas de cursos da Ciencia da Computacao, duas deArquitetura de Computadores e quatro de Teoria daComputacao, mostraram que a aprendizagem con-ceitual foi intensificada devido a etapa de discussaoentre os colegas, com ganhos normalizados entre34% e 45% (media de 39%). Michinov et al. [58] ava-liaram uma modificacao do PI que incluıa a tecnicadenominada “stepladder”, com a versao classica doPI e instrucao individual (os estudantes respondiamaos Testes Conceituais de maneira individual), emuma disciplina de Quımica para alunos do curso deEngenharia Quımica. Os alunos que tiveram aulascom a versao modificada do PI obtiveram um ganhonormalizado para os Testes Conceituais, classifica-dos como difıceis, superior aos outros dois grupos(versao modificada <g>=0,80±0,29; versao classica<g>=0,53±0,31; individual <g>=0,23±0,33).

A aprendizagem dos estudantes tambem foi afe-rida com a aplicacao de questoes denominadas “iso-morficas4”. Nesta revisao, verificamos que Zingaroe Porter [59], inspirados em Porter et al. [60] eSmith et al. [61], buscaram avaliar a aprendizagemdos estudantes em uma disciplina de introducaoa computacao atraves da analise das respostas aquestoes isomorficas com e sem a intervencao do pro-fessor. A intervencao do professor ocorreu antes deos estudantes responderem as questoes isomorficas,diferenciando-se, dessa forma, dos trabalhos de Por-ter et al. [60] e de Smith et al. [61]. Os autoresargumentam que o papel do professor e extrema-mente fundamental para a boa compreensao dosconceitos envolvidos nas questoes conceituais. Osestudantes que apos a segunda rodada de votacaoreceberam uma explicacao do professor acerca daquestao, tiveram um desempenho superior aos estu-dantes que nao tiveram a intervencao do professor(84% de acertos vs. 76% de acertos, respectivamente).Tal resultado foi mais expressivo em questoes queos autores avaliaram como difıceis.

3.2.1.1.3. Testes PadronizadosTestes Padronizados se constituıram na fonte de

dados mais frequente em publicacoes da area STEM,

4 Questoes Isomorficas sao questoes conceituais que apre-sentam situacoes diferentes mas abordam o mesmo conceito[61].



representando um total de 14 publicacoes. De ma-neira geral, as pesquisas que utilizaram testes pa-dronizados avaliaram os impactos na aprendizagemdos estudantes que tiveram aulas com o PI (turmaexperimental) em comparacao com estudantes quetiveram aulas tradicionais (turma de controle).

Crouch e Mazur [10], de Barros et al. [20], Lasryet al. [14] e Rudolph et al. [11] realizaram pesquisasem disciplinas introdutorias de Fısica, que abordamtopicos de Mecanica. Atraves da aplicacao do testepadronizado Force Concept Inventory (FCI) [23], noformato de pre-teste/pos-teste, as investigacoes deCrouch e Mazur [10] (realizadas em uma universi-dade de ponta) e Lasry et al. [14] (realizado em umauniversidade do tipo two-year college) encontraramum desempenho superior, em termos do ganho nor-malizado, dos estudantes que tiveram aulas com PI,em comparacao aos grupos de controle. Esse resul-tado tambem foi encontrado por de Barros et al. [20],em estudo realizado em uma universidade brasileira.Ja Rudolph et al. [11] nao encontraram diferencasestatısticas entre o grupo experimental e o grupo decontrole na versao completa do FCI. No entanto, aoavaliar apenas as questoes que versavam sobre osconceitos trabalhados durante o estudo, os autoresencontraram um ganho normalizado superior parao grupo experimental.

A aprendizagem de conceitos de Eletromagne-tismo e Magnetismo foi avaliada por Meltzer e Mani-vannan [62], Lenaerts et al. [13], Gok [43] e Rudolphet al. [11]. Como fonte de dados, foram utilizadosos testes padronizados Magnetism Concept Inven-tory (MCI) [41], Conceptual Survey in Electricity(CSE) [41] e Conceptual Survey in Electricity andMagnetism (CSEM) [41]. Gok [43] e Rudolph et al.[11] mostram que os estudantes que tiveram aulascom o PI obtiveram ganhos normalizados superio-res, em comparacao aos estudantes dos grupos decontrole, no teste CSEM. Tambem Lenaerts et al[13], atraves da analise do ganho normalizado dosescores do MCI, concluıram que os estudantes quetiveram aulas com o PI tiveram uma aprendizagemsuperior dos conceitos tratados na disciplina (grupoexperimental: <g>=0,59±0,10; grupo de controle:<g>=0,39±0,08). Meltzer e Manivannan [62] utili-zaram dois testes padronizados, o CSE e o CSEM(apenas questoes sobre eletricidade), e um teste sobrecircuitos eletricos (retirados de Shaffer e McDermott[63, 64]. Os resultados com ambos os testes padroni-zados mostram que os estudantes que tiveram aulascom o PI tiveram ganhos normalizados superioresaos que tiveram aulas tradicionais (CSE – grupos decontrole: <g>=0,46 e <g>=0,53; CSE – grupos ex-

perimentais: ganhos entre <g>=0,64 e <g>=0,69;CSEM – grupos experimentais: <g>=0,22; CSEM– grupos experimentais: ganho entre <g>=0,64 e<g>=0,71). Os estudantes das turmas em que oPI foi adotado tambem tiveram um desempenhosatisfatorio no teste sobre circuitos eletricos, quandocomparados aos resultados de Shaffer e McDermott[64].

Cox e Junkin [47] buscaram investigar o impactoda adocao de uma versao modificada do PI na apren-dizagem de conceitos de Otica e Cinematica em tur-mas de laboratorio de Fısica. A principal mudancafeita na estrutura do metodo foi a etapa de votacao,em que os alunos votavam em grupo, e nao indivi-dualmente como originalmente proposto por Mazur[22]. Atraves da aplicacao de uma versao reduzida do“Force and Motion Conceptual Evaluation” (FMCE)(apenas oito questoes), os autores concluıram que oPI e uma metodologia eficiente para a aprendizagemde conceitos de Fısica em aulas de laboratorio. Osresultados mostram que o ganho normalizado medioda turma de controle (<g>=0,25), no FMCE, foiinferior ao da turma experimental (<g>=0,5).

Algumas investigacoes avaliaram o impacto, naaprendizagem dos estudantes, do uso conjunto doPI com outras metodologias interativas. Busch [65]avaliou a aprendizagem de conceitos de Mecanica,em uma disciplina que aborda diversos conceitosrelacionados as Ciencias Ambientais, de estudan-tes que tiveram aulas com o uso conjunto do PIo SCALE-UP [7] e o Just-in-time Teaching [6]. Oganho normalizado no FCI obtido pela turma ex-perimental foi superior ao da turma de controle(<g>=0,4 vs. <g>=0,25)

O uso em conjunto do PI com a metodologia deno-minada Lectures Tutorials (LT) foi investigado porGray e Steer [66]. Ao analisarem os escores obtidospelos estudantes no teste padronizado GeoscienceConcept Inventory (GCI) [42], os autores concluıramque o uso do PI combinado com a LT nao promoveganhos estatisticamente significativos na aprendiza-gem de conceitos de geociencias quando comparadosao uso exclusivo da LT. Contudo, os estudantes quetiveram aulas com o uso combinado das metodo-logias tiveram um escore no pos-teste superior aogrupo que utilizou apenas os LT (42,7±2,8% vs.39,9±2,4%)

Cahyadi [67] avaliou o uso do PI combinado comoutras metodologias interativas (activer learningproblems sets, constructivist classroom dialogue; de-monstrations) em uma disciplina introdutoria deFısica para dois cursos de engenharia em uma uni-versidade na Indonesia. A analise do ganho norma-



lizado mostrou que as duas turmas em que o PIfoi adotado em conjunto com outras metodologiasinterativas tiveram um ganho normalizado superiora tres das quatro turmas em que aulas tradicio-nais foram ministradas (<g>=0,45 e <g>=0,31 vs.<g>=0,17, <g>=0,12, <g>=0,31). Em uma dasturmas com aulas tradicionais o ganho normalizadofoi superior (<g>=0,50), mas o instrutor admitiuter “ensinado os estudantes para o teste”.

Os impactos na aprendizagem conceitual dos es-tudantes proporcionados pelo PI tambem foramcontrastados com outras metodologias interativasde ensino. Kalman et al [68] buscaram avaliar aeficiencia do PI em comparacao com a metodologiadenominada Grupos Colaborativos em uma disci-plina introdutoria de Fısica. Nao houve diferencasestatisticamente significativas entre as duas metodo-logias de acordo com a analise dos escores obtidospelos estudantes no FCI, usado como pre e pos teste.

Nessa mesma linha de investigacao, Keiner e Burns[69] analisaram a adocao de duas metodologias in-terativas, o PI e o SCALE-UP [7], em turmas deFısica de uma universidade americana. A adocaode ambas as metodologias foi comparada com umaturma de controle, com aulas tradicionais. O FCI foiutilizado como pre-teste e pos-teste. Os resultadosobtidos pela turma de controle foram comparadoscom os resultados de quatro turmas em que o PI foiempregado, bem como com sete turmas em que oSCALE-UP foi adotado. A analise dos escores noFCI obtidos pelos estudantes mostram que ambasas metodologias interativas sao mais eficientes que aabordagem tradicional, sendo o ganho normalizadomedio da turma de controle de <g>=0,18 e dasturmas experimentais <g>=0.24 (PI) e <g>=0.36(SCALE-UP).

3.2.1.2. Ciencias Medicas

A aprendizagem conceitual tambem foi tema depesquisa na area de Ciencias Medicas. Rao e Di-Carlo [70] avaliaram o impacto da interacao entre oscolegas no desempenho de estudantes em questoesconceituais em um curso de Fisiologia para estu-dantes de Medicina. As questoes respondidas pelosestudantes foram categorizadas em: revisao; compre-ensao, aplicacao e habilidades analıticas; e habilida-des de sıntese e avaliacao. Nas tres categorias ocorreuum aumento estatisticamente significativo (p<0,05)no escore dos estudantes apos a discussao entreos colegas (revisao: de 94±1,8% para 99,4±0,4%;compreensao, aplicacao e habilidades analıticas: de

82,5±6% para 99,1±0,9%; habilidades de sıntese eavaliacao: 73,6±11,6% para 99,8±0,24%).

Nessa mesma linha de investigacao, a pesquisaconduzida por Cortright et al. [71] avaliou a apren-dizagem conceitual dos estudantes de um curso deFisiologia do Exercıcio em uma universidade ame-ricana, por meio de Testes Conceituais utilizadosem aula. O grupo dos estudantes que respondeu asquestoes conceituais e interagiram com os colegas,conforme a estrutura do PI sugere, teve um desempe-nho superior. Sem o PI, os estudantes responderamcorretamente em 44±5% do tempo. Ja os estudan-tes que tiveram o PI, responderam corretamente59±6% do tempo, sendo a diferenca entre os gruposestatisticamente significativa com p =0,02.

Por outro lado, Petersen et al. [72] focaram aaprendizagem do diagnostico de desordens acido-base atraves da analise de gas do sangue arterial. Osautores encontraram resultados positivos tanto parao grupo experimental (PI) como para o grupo decontrole (atividades colaborativas em grupo), reve-lando que ambas as metodologias podem contribuirpara a aprendizagem dos estudantes. Passados doisanos desse estudo, Hartmann et al. [73] avaliaram aretencao e o grau de confianca dos estudantes acercados mesmos conteudos investigados por Petersen etal. [72]. Os autores [73] concluıram que os estudan-tes que tiveram aulas com atividades colaborativase com o PI obtiveram uma percentagem de retencaomaior que estudantes de um grupo de controle, quetiveram aulas tradicionais.

Schuller et al. [74] avaliaram a aprendizagem con-ceitual de estudantes residentes em cirurgia geral deuma universidade americana atraves de Testes Con-ceituais aplicados em sessoes de revisao do conteudo.Os autores compararam os resultados entre os estu-dantes que tiveram aulas com a combinacao entrePI e JiTT, com os estudantes que tiveram aulas tra-dicionais. Os resultados encontrados pelos autoresmostram que os estudantes que tiveram aula com oPI e o JiTT obtiveram um ındice de acertos superior(p<0.01) ao restante dos estudantes.

3.2.1.3. Ciencias Humanas

Entre os artigos abarcados por esta revisao, ape-nas a pesquisa de Butchart et al. [15] investigouos impactos na aprendizagem conceitual de estu-dantes na grande area de conhecimento CienciasHumanas, na aprendizagem de estudantes de Filoso-fia atraves do teste padronizado California CriticalThinking Skills Test (CCTST) [75]. Os estudantesque tiveram aulas com o PI obtiveram um ganho



estatisticamente significativo nos escores do CCTST(17,23%±8,5%), em comparacao aos estudantes quetiveram aulas tradicionais (7,85%±5,5%). Esses re-sultados foram tambem suportados pelas atitudespositivas dos estudantes em relacao a contribuicaodo PI para a compreensao dos conceitos abordadosna disciplina.

3.2.2. Resolucao de Problemas

Apesar do grande destaque dado aos impactos do PIna aprendizagem conceitual dos estudantes, tambeme amplamente discutida na literatura a contribuicaodo PI na habilidade de resolucao de problemas. Usu-almente, o ensino tradicional acaba por dar grandeatencao a resolucao de problemas quantitativos du-rante as aulas, sendo os problemas “mais relevantes”tratados de maneira minuciosa pelo professor. Pelatradicao, pode-se ter a impressao que essa e a ma-neira mais adequada de desenvolver habilidades deresolucao de problemas nos estudantes. Sendo as-sim, a primeira vista, a estrutura do PI, por focar aatencao dos estudantes na compreensao de concei-tos, nao favorece a construcao de habilidades dosestudantes na resolucao problemas quantitativos.

Localizamos no total oito estudos sobre a con-tribuicao do PI no desenvolvimento de habilidadesde resolucao de problemas quantitativos e qualitati-vos. Alguns deles focam na resolucao de problemasde Mecanica [10, 14, 67, 76], de Fisiologia [71, 77]e de Eletricidade [43, 62]. Como fonte de dados,as pesquisas valeram-se de problemas quantitativoscontidos nos exames de final da disciplina, em testesdesenvolvidos pelos autores, em um teste padroni-zado denominado Mechanics Baseline Test (MBT)[78], bem como em problemas resolvidos duranteas aulas. Em todos os estudos foram conduzidasanalises quantitativas e, em alguns casos, buscou-sediferencas estatısticas entre grupos experimentais ede controle.

Os impactos do PI na performance dos estudantesna resolucao de problemas quantitativos de Mecanicaforam mensurados por Gok [76], Lasry et al. [14],Cahyadi [67] e Crouch e Mazur [10], e de Eletrici-dade por Meltzer e Manivannan [62]. Lasry et al.[14], em um estudo conduzido em uma universidadedo tipo “two-year college”, avaliaram o desempenhoem resolucao de problemas dos estudantes um testeaplicado ao final do curso. O teste era composto por90% de problemas quantitativos de Mecanica. Osestudantes que tiveram aulas com o PI tiveram umescore de 68% de acertos, ja os estudantes que tive-ram aulas tradicionais obtiveram um escore de 63%

de acertos. Apesar da disparidade entre os resul-tados, segundo os autores, nao foram encontradasdiferencas estatisticamente significativas entre osescores. Crouch e Mazur [10] atraves da aplicacaodo MBT [78] ao final de disciplinas introdutoriasde Fısica, investigaram a adocao do PI durante 10anos em Harvard. Os estudantes das turmas em queo PI foi utilizado tiveram um escore superior nasquestoes quantitativas do MBT, variando entre 66%e 73%, que a turma experimental, cujo escore foi de62%.

Gok [76], atraves da analise estatıstica de umteste desenvolvido pelo autor, composto de 20 pro-blemas quantitativos, de multipla escolha, relacio-nados com a aplicacao das Leis de Newton, mostrouque o grupo experimental (aulas com PI), obteveum desempenho superior ao grupo de controle (au-las tradicionais), quando comparadas as medias dopos-teste (experimental: 69,07%; controle: 60,57%;p<0,05) e os ganhos normalizados (experimental:<g>=0,61; controle: <g>=0,51). Meltzer e Mani-vannan [62] tambem reportaram resultados positivosquanto adocao do PI favorece ao desenvolvimento dehabilidade de resolucao de problemas de Eletricidade.Os autores valeram-se da analise do desempenho dosestudantes em questoes especıficas adicionadas aoexame de final de curso. Os estudantes que tiveramaulas com o PI tiveram, em media, um escore 20%superior aos estudantes que tiveram aulas tradici-onais. Ja Cahyadi [67], ao analisar os escores deum exame envolvendo problemas quantitativos deMecanica, nao encontrou diferencas significativasentre os estudantes que fizeram uso combinado doPI com outras metodologias interativas de ensino eos estudantes que tiveram aulas tradicionais.

Em relacao ao desenvolvimento de habilidadesespecıficas relacionadas ao processo de resolucao deproblemas, destacamos a pesquisa conduzida porGok [43]. Os resultados, obtidos atraves da aplicacaode um teste ao final da disciplina, contendo cincoproblemas, apontam que os estudantes que tiveramaulas com o PI tiveram um desempenho superiorem comparacao aos estudantes que tiveram aulastradicionais. A analise levou em consideracao astres etapas de resolucao de um problema: (1) identi-ficacao do princıpio fundamental, (2) resolucao e (3)revisao. Em todas as tres etapas os estudantes quetiveram aulas com o PI tiveram um desempenhosuperior. Gok [76] desenvolveu uma sequencia dequestoes para investigar a influencia da interacaoentre os estudantes nas habilidades de resolucaode problemas. Inspirado por Gok [43], as questoesforam subdivididas em tres categorias relacionadas



com as etapas de resolucao de um problema: i. iden-tificando os princıpios fundamentais; ii. resolucao;iii. verificacao. O desempenho dos estudantes aposa etapa de discussao entre os colegas foi superiornas tres categorias. O grupo de controle tambemrespondeu tais questoes durante as aulas de ma-neira individual (sem interacao entre os colegas), eo desempenho dos estudantes foi inferior ao grupoexperimental apos a etapa de discussao entre oscolegas.

Cortright et al. [71] avaliou o impacto do PI nahabilidade dos estudantes em resolverem problemasineditos (“novel problems”) em um curso de Fisio-logia do Exercıcio. Os estudantes que interagiramcom os colegas durante a etapa de resolucao de pro-blemas obtiveram um escore superior aos estudantesque resolveram os problemas no formato tradicional(47±5% vs. 24±2%). A diferenca, nesses resultados,foi estatisticamente significativa com p<0,05. Giuli-odori et al. (2006) [77], em um estudo desenvolvidoem uma disciplina de Fisiologia, buscaram compre-ender se a habilidade dos estudantes em resolverproblemas qualitativos e influenciada pela adocaodo PI. Atraves da analise das respostas dos estu-dantes a problemas qualitativos de multipla escolha,os autores puderam avaliar que os estudantes queengajaram-se em discussoes com os colegas obtive-ram um ındice de acertos superior aos estudantesque apenas responderam individualmente as mesmasquestoes (80.3 ±0.4% vs. 59.3±0.5%).

3.2.3. Genero e Etnia

As pesquisas categorizadas nessa secao buscam, demaneira resumida, averiguar possıveis diferencas nasmaneiras como os diferentes generos e etnias sao im-pactados pela adocao do PI. De maneira geral, as in-vestigacoes nao encontraram diferencas entre generose etnias nos impactos proporcionados pelo PI [79–81]. Miller et al. [79], em uma pesquisa conduzidaem 17 pequenas turmas de Calculo, identificaramque o PI impacta positivamente no desempenho dosestudantes no exame final da disciplina, independen-temente de genero ou etnia, quando em comparacaoaos estudantes que tiveram aulas tradicionais.

Steer et al. [80] mostram que nao existem dife-rencas de genero nas distribuicoes das respostas dosestudantes nas duas etapas de votacao previstaspela estrutura do PI. Alem disso, a distribuicao dasrespostas incorretas na primeira votacao e corretasna segunda votacao (categorizadas como incorreta-correta), quando analisada em termos das etnias egenero, mostra que todos os grupos se beneficiam

da interacao entre os colegas. Outros resultados en-contrados apontam que os estudantes com o maiorındice de acertos nos Testes Conceituais, em todosos grupos, tiveram um desempenho superior no pos-teste e na nota final de curso.

Investigacao sobre o tempo gasto por homens emulheres para registrar as suas respostas quandorespondem aos Testes Conceituais, antes e apos adiscussao entre os colegas, foi realizada por Richard-son e O’Shea [81]. A analise dos dados coletados emduas turmas de um curso introdutorio de Fısica naoevidenciou diferencas de genero. De maneira geral,o PI permitiu que ambos os generos respondessemcorreta e rapidamente, enfatizando, dessa forma, ovalor das metodologias ativas para a sala de aula.

3.2.4. Desempenho Academico

O engajamento proporcionado pelos PI torna os es-tudantes mais responsaveis por sua aprendizagemao longo das disciplinas. Uma das consequenciasimediatas desse aumento na responsabilidade dosestudantes e a melhora na performance em exames[82], bem como na disciplina como um todo [79,83]. O desempenho academico tambem apresentamelhoras quando o PI e utilizado com outras me-todologias interativas de ensino, como e o caso dos“Lecture Tutorials” [66]. Alem disso, a importanciada interacao entre os colegas na etapa de votacaoparece ser um fator determinante para o sucesso nosexames durante a disciplina [79]. Por outro lado, osresultados encontrados por Zingaro [84] apontamque o PI nao favoreceu o desempenho academicode estudantes em uma disciplina introdutoria deum curso de Ciencias da Computacao. As notas dosexames dos estudantes que tiveram aulas com PInao tiveram diferencas estatisticamente significati-vas com as notas dos estudantes que tiveram aulastradicionais.

A melhora na performance academica, segundoRoth [85] e Arnesen et al. ))) [86], beneficiou positi-vamente os estudantes que usualmente apresentamum baixo desempenho na disciplina, haja vista quetais estudos encontraram uma reducao de conceitosconsiderados baixos apos a adocao do PI. Arteagae Vinken [83] mostraram que a assiduidade dos es-tudantes aumenta quando as aulas sao ministradascom o PI.

A analise da correlacao entre o desempenho dosestudantes nos Testes Conceituais e os escores dosestudantes nos exames, durante o semestre, foramrealizados pelos trabalhos de Lucas [54], Lucas [87] eMorgan e Wakefield [55]. Lucas [54] encontrou uma



correlacao positiva entre as notas dos estudantese o ındice de acertos nos testes conceituais. Comresultados similares, Lucas [87] encontrou uma cor-relacao positiva entre o desempenho dos estudantesnas questoes previas as aulas, o desempenho nasquestoes conceituais em classe e a nota final docurso. Ja Morgan e Wakefield [55] nao encontraramcorrelacao entre o desempenho dos estudantes nadisciplina e na segunda rodada de votacao dos testesconceituais respondidos durante as aulas. Os autoresesperavam encontrar uma correlacao entre a con-vergencia para a resposta correta e a nota final dadisciplina, o que nao foi encontrado. Contudo, os au-tores encontraram uma correlacao moderada entreo desempenho dos estudantes na primeira rodadade votacoes (antes da interacao entre os estudan-tes) com a nota final do curso – os estudantes queacertaram nas duas rodadas de votacao obtiveramconceitos superiores na disciplina.

3.2.5. Retencao

A taxa de estudantes que desistem das disciplinas aolongo do semestre e um fator preocupante para mui-tos professores, tanto em nıvel universitario quantoem nıvel de educacao basica. Para evitar a evasao, aadocao de novas propostas de ensino deve contribuirpara a criacao de um ambiente receptivo e acolhe-dor, que promova nos estudantes o desenvolvimentode um sentimento positivo frente a disciplina e, aoengajarem-se nas atividades propostas, persistamate o final da disciplina. Nesse sentido, Lasry etal. [14] buscaram analisar o numero de estudantesque finalizaram a disciplina em que aplicaram o PI,comparativamente a turmas com aulas tradicionais.Menos de 5% dos estudantes que tiveram aulas como PI nao finalizaram o curso. Em contraste, o ındicede estudantes que desistiu do curso na turma expe-rimental foi de 20,5%. Tais resultados apontam quea adocao do PI pode contribuir para a diminuicaono numero de alunos que desistem ao longo dasdisciplinas.

Conforme ja discutido, o ensino tradicional apre-senta resultados pouco positivos para a aprendiza-gem conceitual dos estudantes. Outro resultado e abaixa retencao dos estudantes nos cursos em que pre-tendem se graduar. De maneira geral, as disciplinasintrodutorias de Ciencias, por exemplo, tornam-seum divisor de aguas nas vidas dos estudantes. Asreclamacoes do chamado ensino tradicional incluemuma baixa qualidade na aprendizagem, levando mui-tos estudantes a mudarem de curso devido a baixacompreensao dos conceitos basicos [88]. O estudode Watkins e Mazur [89] avaliou a retencao de es-

tudantes nos seus cursos STEM apos terem tidocontato com o PI em uma disciplina introdutoriade Fısica. A porcao de estudantes que tiveram au-las tradicionais e mudaram de curso foi duas vezesmaior do que a porcao de estudantes que tiveramaulas com o PI e trocaram de curso. Tais resultadossao mantidos quando analisados por genero.3.2.6. Crencas, atitudes e motivacao dos

estudantes

A avaliacao das crencas e das atitudes dos estudan-tes frente ao PI, bem como de fatores relacionadosa sua motivacao, foram discutidos por uma grandequantidade de artigos encontrados em nossa revisao(N=20). As opinioes dos estudantes foram coletadasatraves de questionarios (usualmente com escalasdo tipo likert) e entrevistas. Tres trabalhos utili-zaram questionarios especıficos, a saber: MotivatedStrategies for Learning Questionnaire – MSLQ [90];Course Interest Survey – CIS [91]; Colorado Lear-ning Attitudes about Science Survey – CLASS [92].

Os resultados encontrados apontam que os estu-dantes:

• Avaliam positivamente o feedback obtido atravesdos Testes Conceituais [83, 93];

• Percebem que o engajamento proporcionadopelo PI foi importante para sua aprendizagem[11, 15, 18, 19, 46];

• Aferem que o PI aumentou seu interesse emestudar Fısica [11, 43];

• Sentem que o PI modificou seus habitos deestudo [11];

• Percebem que o PI motivou sua presenca eparticipacao ativa em aula [11, 15, 49, 93];

• Avaliam de maneira positiva a importancia dainteracao com os colegas para a aprendizagemdos conceitos [10, 12, 17–19, 48, 54, 71, 93,94];

• Aprovaram o uso do PI [18, 19, 71, 77];• Percebem que o PI promoveu um relaciona-

mento mais positivo entre os estudantes e entreos estudantes e o professor [54, 71, 77];

• Sentem que o PI foi responsavel por sua me-lhora na aprendizagem dos conteudos [15, 48,74, 77, 94];

• Aprovaram o uso do PI com outras metodolo-gias interativas de ensino [65, 74];

• Avaliaram que a interacao com os colegas au-mentou sua confianca na resolucao de proble-mas [76].

A lista de crencas e atitudes, apresentadas anteri-ormente, demonstra uma grande variedade de per-



cepcoes dos estudantes em termos dos impactosproporcionados pela adocao do PI. Podemos perce-ber que a adocao do PI desenvolve, de maneira geral,sentimentos positivos em varios aspectos relaciona-dos com a aprendizagem dos conteudos. Apenas otrabalho de Gok [16] nao encontrou diferencas namotivacao dos estudantes que tiveram aulas com oPI em comparacao aos estudantes que tiveram aulastradicionais.

3.2.7. Crencas de autoeficacia

Entre os fatores que afetam a maneira como osestudantes se engajam no processo de aprendiza-gem, as crencas de autoeficacia [95] vem ganhandocerto destaque na pesquisa na grande area STEM[96]. O conceito de autoeficacia esta relacionado aojulgamento pessoal sobre a propria capacidade deorganizar e realizar certos tipos de tarefas visandoalcancar um objetivo determinado [95]. Entre ostrabalhos encontrados nesta revisao, destacamos aspesquisas de Gok [43] e de Miller et al. [97].

Gok [43] avaliou a influencia da adocao do PIem um curso introdutorio de Fısica, em uma uni-versidade Turca, nas crencas de autoeficacia de es-tudantes em compreender os conteudos abordadosna disciplina, bem como do controle sobre essessentimentos. Os resultados, encontrados atraves daanalise de um questionario aplicado aos estudantesno final da disciplina, mostraram que os alunos quetiveram aulas com o PI reportaram crencas de au-toeficacia altas, em termos do domınio do conteudoabordado na disciplina. O questionario tambem foiaplicado a uma turma de controle. A analise es-tatıstica feita pelo autor apontou uma diferencaestatisticamente significativa, com p =0.003, entre aturma experimental e a turma de controle. Segundoo autor, o PI foi introduzido no curso para tornaros estudantes mais confiantes, ter controle sobre suahabilidade em aprender conceitos de Fısica e obtersucesso na aprendizagem.

Miller et al. [97], em um estudo conduzido emuma turma disciplina introdutoria de Fısica queaborda topicos de eletromagnetismo, analisaram arelacao entre a troca de respostas dos Testes Concei-tuais e as crencas de autoeficacia apresentadas pelosestudantes no inıcio do semestre. Os autores con-cluıram que os estudantes que possuem nıveis baixosde autoeficacia tendem a modificar mais suas res-postas aos Testes Conceituais, especialmente entrerespostas corretas para incorretas, ou mantem suasrespostas incorretas. Esse comportamento tambemfoi observado nos Testes Conceituais classificadoscomo difıceis. Como sugestoes, os autores indicam a

necessidade de criar intervencoes que modifiquemas crencas de autoeficacia dos estudantes para queestes tenham uma melhor experiencia com o PI.

3.2.8. Metacognicao

Com o objetivo de avaliar os impactos da adocaodo PI e do uso de sistemas de votacao (sem a meto-dologia PI) na metacognicao dos estudantes, Joneset al. [49] conduziram um estudo em uma turma deEntomologia. Atraves da aplicacao do teste denomi-nado “Metacognitive Awareness Inventory” (MAI)[98], como pre e pos-teste, os autores buscaram ava-liar diferencas entre as duas propostas metodologicasna construcao de dois aspectos da metacognicao: co-nhecimento da cognicao e regulacao da cognicao.O aumento no conhecimento da cognicao foi maisexpressivo nos estudantes que tiveram aulas com oPI. Ja em relacao a regulacao da cognicao, ambos osgrupos tiveram um aumento similar. No entanto, aoanalisar os generos e os tratamentos (PI e nao PI),os autores encontraram que os homens do grupoque nao usaram o PI tiveram um ganho significa-tivo na regulacao da cognicao, enquanto no caso dasmulheres, foi o grupo que usou o PI que apresentouganho na regulacao da cognicao. Segundo esses au-tores, tal resultado e coerente com a literatura daarea que afirma que mulheres preferem ambientescolaborativos de ensino [99].

3.2.9. Pesquisas referentes aos elementosque compoem o PI

O Peer Instruction pode ser considerado uma me-todologia que faz uso de diversos elementos, dandoforma a sua estrutura. Alguns trabalhos tiveramcomo foco elementos especıficos do metodo, focandono(a): tipo de sistema de votacao utilizado [100];tipo de interacao que ocorre na etapa de discussaoentre os colegas [94, 101–103]; importancia das ati-vidades previas as aulas [87]; tempo de submissaodas respostas dos estudantes [104]; apresentacaodos resultados da primeira rodada de votacao [105,106]; relacao entre a localizacao dos estudantes e adistribuicao de repostas [107]. Alem disso, um dostrabalhos encontrados nesta revisao almejou cons-truir uma expressao analıtica que revela a correlacaoentre a taxa de acertos, nos Testes Conceituais, dosestudantes antes e apos a discussao entre os colegas[108].

As variacoes nos tipos de interacao que ocorrementre os estudantes, em relacao a quantidade depontos atribuıdos para acertos e erros das questoesconceituais, foram investigadas por James [101] eJames et al [102]. Quando os estudantes recebem



uma nota maior pelo acerto, tendem a concordarmais com os colegas. Ja quando a nota e dada ape-nas para a participacao, independente de acerto ouerro, os estudantes tendem a manter dialogos ondevarias opinioes sao levadas em conta, havendo umadispersao nas respostas apos a segunda rodada devotacao, indicando que os estudantes votam comas suas conviccoes. Nessa mesma linha, Chou e Lin[94] propuseram dois mecanismos para incentivaros estudantes a interagir com seus colegas, denomi-nados de “atribuicao de interlocutor” e “responsa-bilizacao de pontuacao”. O primeiro envolve a atri-buicao previa, realizada pelo professor, dos gruposde interacao apos a primeira rodada de votacao. Ja osegundo propoe uma divisao no escore atribuıdo aoacerto/erro das questoes conceituais, onde o escoremaximo so e obtido quando o grupo de interacao,como um todo, opta pela resposta correta apos a dis-cussao. Ambas as propostas se mostraram frutıferaspara promover o engajamento dos estudantes. JaJames e Willoughby [103] buscaram categorizar ostipos de interacao que acontecem na etapa de dis-cussao com os colegas. Atraves da analise das in-teracoes dos estudantes, os autores encontraram, emmuitos casos, discussoes pouco frutıferas (devido abaixa compreensao dos Testes Conceituais), levandoa interpretacao de que as questoes utilizadas nao pro-videnciaram um feedback efetivo da aprendizagemdos estudantes.

Em relacao a importancia da execucao das ati-vidades previas as aulas, o trabalho de Lucas [87]apontou que o desempenho nos Testes Conceituaisem aula e superior quando os estudantes realizamas atividades previas. Ainda em relacao aos TestesConceituais, o estudo de Monterola e Roxas [107], re-alizado em disciplinas de Fısica de nove instituicoesde ensino, mostrou que a localizacao dos estudantesque possuem um desempenho superior na disciplinaafeta a performance da classe, como um todo, nosTestes Conceituais. Segundo os autores, a qualidadee a frequencia com que a interacao entre os estudan-tes ocorre e influenciada pela disposicao dos estu-dantes. De maneira geral, a transmissao da respostacorreta ocorre mais facilmente quando os estudan-tes classificados como “bons” estao localizados nasextremidades da sala.

Os trabalhos de Perez et al. [105] e Chien etal. [106] assinalaram que a apresentacao das distri-buicoes das respostas dos Testes Conceituais podeinterferir na maneira como os estudantes modificamsuas respostas. De maneira geral, os estudantes quetiveram contato com a distribuicao de repostas, aposa primeira rodada de votacao, tenderam a modificarsua resposta da de menor frequencia para a de maior

frequencia. Segundo Chien et al. (Ibid.), mostrar asrespostas apos a primeira rodada de votacao limitaas direcoes das discussoes entre os estudantes, queacabam debatendo sobre as respostas mais votadassem levar em consideracao os argumentos cientıficosenvolvidos. Em termos dos sistemas de votacao uti-lizados pelos estudantes, o trabalho de Lasry [100]indicou que nao existem diferencas na aprendizagemconceitual dos estudantes que utilizam clikers ouflashcards.

O tempo gasto pelos estudantes para votar nosTestes Conceituais foi investigado por Miller et al.[104]. Respostas corretas sao registradas em umtempo menor do que respostas incorretas, antes eapos a discussao entre os colegas. Os estudantesque tem conhecimento superior de Fısica, bem comocrencas elevadas de autoeficacia, respondem maisrapidamente em ambas as rodadas de votacao. Alemdisso, nao foram encontradas diferencas de generono tempo de respostas dos estudantes com o mesmonıvel de conhecimento de Fısica.

Nessa secao buscamos descrever, de maneira deta-lhada, os principais impactos da adocao do PI. Demaneira sintetizada, e corroborando com a analisede Vickrey et al. [21], podemos perceber que o PItem produzido, em diversas areas do conhecimento,resultados extremamente positivos quanto a apren-dizagem conceitual dos estudantes. Tal impacto eacompanhado por um aumento nas habilidades dosestudantes em resolverem problemas. Algumas con-sequencias do aumento na aprendizagem conceitual,bem como da habilidade de resolucao de problemas,podem ser percebidas no aumento do desempenhoacademico dos estudantes, no aumento da retencaodos estudantes nas disciplinas e nos cursos que al-mejam graduarem-se, e no desenvolvimento de habi-lidades metacognitivas. Outros resultados positivosincluem o desenvolvimento de crencas e atitudes ex-tremamente positivas em relacao ao metodo, um au-mento na motivacao dos estudantes para aprender eo desenvolvimento de maiores nıveis de autoeficacia.

3.3. Impactos Instrucionais

Nessa secao, buscamos abordar os resultados depesquisas que objetivam avaliar variacoes em imple-mentacoes do PI, bem como investigar as atitudesdos professores frente a metodologia.

3.3.1. Variacoes na implementacao

Nessa subsecao, apresentamos pesquisas em que aestrutura do PI, proposta por Mazur [22], sofreualgum tipo de mudanca, assim como as que intro-



duzem indicadores para classificar variacoes nas im-plementacoes do PI.

Miller et al. [79] investigaram a implementacao doPI feita por 14 professores diferentes em 17 “smallclasses” de calculo. As variacoes nas implementacoesfeitas por tais instrutores foram classificadas em ter-mos dos tipos de ConcepTests utilizados, bem comocom a frequencia que tais tipos de questoes foramutilizados. Nessa mesma linha, Turpen e Finkels-tein [109], atraves de um estudo etnografico comseis professores de Fısica, encontraram variacoes naimplementacao do PI, as quais foram caracterizadaspelos tipos de Testes Conceituais utilizados, pelonumero de Testes Conceituais utilizados por aula,pela adocao de nota pela participacao durante asrodadas de votacao, pela interacao entre o professore o aluno, pelo tempo dado aos estudantes para res-ponder as questoes, pelo tempo discutindo as respos-tas dos ConcepTests, pela participacao dos alunosna discussao final e pela discussao das alternativasincorretas. Os professores observados lecionavam dis-ciplinas introdutorias de Fısica, em classes de 130 a240 estudantes, sendo dois deles professores novatosa respeito da adocao do PI e o restante membrosativos do grupo de pesquisa em ensino de Fısica dauniversidade em que foi conduzido o estudo. Emtodas as aulas observadas, os estudantes testarame aplicaram os conceitos, bem como discutiram osconteudos com seus colegas. Contudo, diferentesoportunidades foram dadas aos estudantes para for-mular e responder questoes, para avaliar a exatidaodas respostas, para interagir com os professores epara discutir conceitos cientıficos com toda a classe.

Turpen e Finkelstein [110], em uma continuidadedo trabalho de Turpen e Finkelstein [109], investiga-ram se as diferentes normas sociais construıdas nasaulas de tres professores, que utilizaram variacoesdo PI, eram percebidas pelos estudantes. As dife-rentes normas sociais foram construıdas em termosdas acoes dos professores e dos alunos; especifica-damente, do nıvel de interacao entre os alunos eo professor, do nıvel de interacao dos estudantesentre si e da maneira como os estudantes respondemaos testes conceituais. As diferentes maneiras comoos tres professores investigados no estudo fizeramdos tipos de interacao, bem como da enfase dadaas justificativas dos testes conceituais, construıramtres diferentes microculturas. A percepcao dos es-tudantes frente as microculturas foi extremamenteligada aos aspectos elencados pelos pesquisadores.Em outras palavras, as diferentes maneiras comoos professores se apropriaram do PI puderam serpercebidas pelos estudantes.

Artigos que investigam a inclusao do PI em no-vas propostas didaticas, ou seu uso concomitantecom outras metodologias de ensino, que se baseiamna atividade colaborativa, tambem foram encontra-dos nesta revisao. Howard et al. [111] relataram ainvestigacao da adocao de um jogo denominado “Sur-vivor”, que utiliza o PI como uma de suas etapas,em uma disciplina de Fisiologia. Outros tipos demodificacao incluem o uso conjunto com outras es-trategias didaticas, a exemplo o trabalho de Gray eSteer [66], que reportaram o uso conjunto do PI comos “Lecture Tutorials”. Outros exemplos sao os tra-balhos de Cahyadi [67], Busch [65] e Gok [112], quefizeram o uso do PI em conjunto com as metodolo-gias: Active Learning Problems Sets, ConstructivistClassroom Dialogues e Demonstrations (Cahyadi[67]); SCALE-UP e Just-in-time Teaching (Busch[65]); Stepwise Problem-Solving Strategie (SPSS)(Gok[112]).

Alguns trabalhos propuseram modificacoes na es-trutura do metodo. Miller [17] relatou a inclusao dediscussoes no grande grupo apos a segunda etapa devotacao, aproximando-se, dessa forma, da propostado TPS [3]. Ainda em termos da etapa de discussaoentre os colegas, James e Willoughby [103], Arteagae Vinken [83] e James e Willoughby [103] introdu-ziram a etapa de discussao entre os colegas ja naprimeira (e unica) rodada de votacao, ou seja, oprofessor apresentava o Teste Conceitual, os alunosdiscutiam entre eles e, entao, votavam. As modi-ficacoes propostas por Cox e Junkin [47] tambemincluıam a discussao entre os colegas para a primeirarodada de votacao. Alem disso, por tratar-se de aulasde laboratorio de Fısica, os alunos foram divididosem grupos, que votavam atraves de um computador.Caso ocorresse divergencia nas respostas, os alunosdiscutiam em pares de grupos.

Outra modificacao na estrutura original do PI e ainclusao de uma questao conceitual apos a segundarodada de votacao, que aborde o mesmo conceito quea questao anterior, porem que apresente a perguntade forma diferente, denominada questao isomorfica[61]. Entre os trabalhos abarcados nesta revisao daliteratura, as pesquisas conduzidas por Lee et al.[56] e Zingaro e Porter [113] utilizaram questoesisomorficas.

3.3.2. Crencas e atitudes dos professores

As crencas e atitudes dos estudantes frente ao PIforam amplamente investigadas. No entanto, encon-tramos apenas uma pesquisa que reporta as crencase atitudes dos professores que fizeram uso da me-



todologia. Rudolph et al. [11] buscaram elencar asopinioes dos professores que participaram, de formavoluntaria, da implementacao do PI em aulas deFısica em uma universidade francesa. A receptivi-dade do metodo foi extremamente positiva. Ao finaldo semestre, os 15 professores responderam a umquestionario e participaram de uma reuniao pararefletir sobre suas respectivas experiencias com oPI. Entre as perguntas, os professores deviam atri-buir uma nota entre 1 e 5 para a eficiencia do PIna aprendizagem dos alunos e para a motivacaopara participar das aulas; como resultado obtive-ram, respectivamente, 3.8 (n=15) e 3.6 (n=14). Oscomentarios dos professores ressaltam que o PI pro-porcionou uma maior interatividade na sala de aula,onde a interacao entre os estudantes, bem como dosestudantes com o professor, foi intensificada, inclu-sive abrindo espaco para que os alunos explicassemos conteudos para seus colegas durante o perıodode aula. O feedback imediato da aprendizagem dosestudantes tambem foi um aspecto elencado pelosprofessores participantes desse estudo.

Em termos dos impactos instrucionais, nossa analiseaponta que nem todas pesquisas analisadas em nossotrabalho utilizaram o PI na sua forma original. Al-guns trabalhos apresentaram discussoes acerca demodificacoes feitas na estrutura original do metodo.Algumas dessas modificacoes foram realizadas parainvestigar de maneira mais profunda a aprendiza-gem dos estudantes, a exemplo do uso de questoesisomorficas, e para adaptar a metodologia para ou-tros ambientes de ensino, como a adocao do PI emaulas de laboratorio de Fısica. Outras modificacoesforam feitas em termos das etapas de votacao e domomento onde a interacao entre os colegas ocorria.Alem disso, alguns trabalhos fizeram o uso do PIem conjunto com outras metodologias interativasde ensino. Tais resultados mostram que o PI e umametodologia que pode ser facilmente adaptada, deacordo com os objetivos tracados.

Adicionalmente, os professores apresentam umaboa receptividade em relacao a metodologia, especi-almente pois a estrutura do PI favorece a obtencaode um feedback instantaneo da aprendizagem dosestudantes. Indubitavelmente, os resultados obti-dos pelas pesquisas com o PI mostram inumerosbenefıcios de sua adocao.

3.4. Referencial Teorico e Metodologico

Um importante resultado de nossa revisao foi encon-trado atraves da analise dos referenciais teoricos emetodologicos adotados nas pesquisas em relacao ao

PI. Nessa secao apresentamos uma discussao acercada maneira como as pesquisas encontradas em nossarevisao foram conduzidas.

3.4.1. Referencial Teorico

Dos 72 trabalhos revisados, apenas 10 mencionaram,de maneira explıcita, a adocao de algum referencialteorico para dar suporte aos achados empıricos apre-sentados. Um exemplo e a investigacao conduzidapor Gok [43], a qual averiguou as crencas de autoe-ficacia dos estudantes em relacao a capacidade deaprender Fısica. O referencial adotado foi a TeoriaSocial Cognitiva de Bandura [95], em especıfico, osaspectos relacionados as crencas de autoeficacia. Osresultados encontrados mostraram que os estudantesque tiveram aulas com o PI desenvolveram crencasde autoeficacia superiores aos alunos que tiveramaulas tradicionais. Segundo o autor, o engajamentodurante o processo de aprendizagem proporcionadopelo PI auxiliou os estudantes a ganharem confiancaem, e ter controle sobre, suas capacidades em apren-der o conteudo da disciplina. O estudo de Miller etal. [97] tambem utilizou a teoria de Bandura parainvestigar a relacao entre as crencas de autoeficaciados estudantes e a maneira com que estes modificamsuas respostas apos a interacao entre os colegas. Osautores concluıram que estudantes com baixos nıveisde autoeficacia tendem a modificar suas repostascom maior frequencia.

O Modelo de Recursos para Aprendizagem (re-sources model of learning) de Hammer [114] foi ado-tado como referencial teorico em duas pesquisas.Koretsky e Brooks [53] usaram tal modelo para ana-lisar as interacoes discursivas que ocorrem entre osestudantes apos a primeira rodada de votacoes dostestes conceituais. Segundo os autores, o dialogo en-tre os estudantes desempenha um papel crucial naativacao de recursos cognitivos apropriados, permi-tindo que os alunos percebam o problema de maneiradiferente e, portanto, respondam aos testes conceitu-ais corretamente. Wood et al. [115] investigaram asinteracoes discursivas entre os estudantes na etapade discussao entre os colegas, especificamente avali-ando o processo de desenvolvimento conceitual dosestudantes atraves das interacoes com os pares. Se-gundo os autores (Ibid.), o Modelo de Recursos paraAprendizagem e uma ferramenta util para identificardesalinhamentos entre os objetivos de uma questaoconceitual e os efeitos que ela causa nas discussoesentre os alunos.

O conceito de Normas Sociais [116] foi utilizadopor Turpen e Finkelstein [110] ao investigar diferen-tes tipos de adocao do PI feita por professores. As



variacoes das normas sociais da sala de aula foramdescritas dentro de tres dimensoes que integram oPI: colaboracao entre professor e estudante; cola-boracao entre estudantes; construcao de sentido ede respostas para os testes conceituais.

Aspectos relacionados as Redes Neurais [117] fo-ram utilizados por Monterola e Roxas [107] parainvestigar a influencia da distribuicao dos estudantesna sala de aula no desempenho da turma em Tes-tes Conceituais. Os autores demonstraram que umaRede Neural e capaz de caracterizar a performanceda turma em um Teste Conceitual, baseando-se noslocais onde os estudantes estao sentados. Quandoos estudantes que tem um alto desempenho na dis-ciplina estao localizados nas extremidades da salade aula, a transmissao da resposta correta ocorremais facilmente.

A categorizacao de diferentes tipos de Testes Con-ceituais foi feita a luz da Taxionomia dos ObjetivosEducacionais de Bloom [118] no trabalho conduzidopor Rao e DiCarlo [70]. Os Testes Conceituais fo-ram classificados dentro dos dois grandes gruposde domınio cognitivo: retomada de informacoes eatividades intelectuais.

Algumas pesquisas, ao investigar os impactos doPI na aprendizagem dos estudantes ou, ate mesmo,ao tentar dar um suporte para a eficiencia do metodo,citam algumas teorias de aprendizagem. Suppapit-tayaporn et al. [119] recorrem a Teoria da MudancaConceitual de Posner [120] para afirmar que o PI euma metodologia que facilita o processo de mudancaconceitual. A obtencao do feedback da aprendizagemdos estudantes, atraves do uso dos Testes Concei-tuais, foi indicada como importante frente a Teoriadas Hierarquias de Aprendizagem de Gagne [121]no estudo de Jones et al. [49]. Ja a eficiencia daetapa de discussao entre os colegas foi ressaltadapor Lenaerts et al [13], sobre otica do conceito deZona de Desenvolvimento Proximal de Vygotsky[122]. Apesar de citarem teorias de aprendizagempara dar suporte as suas afirmacoes, o delineamentoda pesquisa e a analise dos resultados nao as levamem conta.

3.4.2. Referencial Metodologico

Em todos os trabalhos incluıdos em nossa revisao,a metodologia de pesquisa utilizada foi explicitada.Dos 72 artigos encontrados em nossa revisao, 52utilizam analises quantitativas, envolvendo analisesestatısticas de diferencas e analises descritivas, noveutilizam analises quantitativas e qualitativas e novevalem-se apenas de analises qualitativas.

O enfoque metodologico dos artigos levantados, es-pecialmente os que tratam de investigar a eficienciado PI comparando grupos experimentais, com o usoda metodologia, e grupos de controle, com aulas ex-positivas e, predominantemente, quantitativo. Con-forme ja afirmamos, os artigos, geralmente, baseiam-se na analise estatıstica das diferencas entre escoresem testes padronizados, bem como na analise dosganhos normalizados dos grupos.

As investigacoes das opinioes de estudantes e pro-fessores, acerca da metodologia empregada, foramconduzidas, em sua totalidade, atraves de analisesqualitativas. Alguns trabalhos utilizaram metodo-logias qualitativas especıficas, como e o caso dostrabalhos de Turpen e Finkelstein [109, 110], queforam conduzidos sobre o enfoque de estudos decaso etnograficos, e o trabalho de Wood et al. [115],que utilizou a Teoria Fundamentada nos Dados deStrauss e Corbin [123].

Em termos dos referencias teoricos e metodologicosadotados, nossa revisao indica que, frente a grandequantidade de trabalhos que investigaram os im-pactos da adocao do PI em termos da aprendi-zagem dos estudantes, poucos valeram-se de refe-renciais teoricos de aprendizagem para subsidiaros achados empıricos. Em consonancia, tais traba-lhos, em sua quase totalidade, adotaram como es-trategia metodologica estudos experimentais, ondeanalises estatısticas foram utilizadas para responderas questoes de pesquisa. De forma alguma desqualifi-camos tais trabalhos, apenas ressaltamos que inves-tir em pesquisas que utilizem referenciais teoricos deaprendizagem, bem como metodologias de pesquisaque utilizem dados qualitativos, se faz necessariopara solidificar os achados empıricos em termos dosimpactos da adocao do PI.

4. Conclusoes

O PI e uma metodologia de ensino que foi desenvol-vida, inicialmente, para melhorar a aprendizagemconceitual dos estudantes em cursos introdutoriosde Fısica pelo professor Eric Mazur. O sucesso ob-tido pelas primeiras adocoes dessa metodologia, bemcomo a aspiracao dos professores em modificaremsuas praticas docentes, motivou muitos pesquisado-res a aplicarem o PI em diversas disciplinas e con-textos educacionais. A producao de conhecimentoacerca dos impactos da adocao do PI e extremamentevariada. Passados quase 25 anos de sua criacao, bus-camos, no presente trabalho, realizar uma meta-analise da producao academica em torno do PI. Adiversidade de resultados encontrados mostra que



o PI e uma proposta altamente recomendada, espe-cialmente quando se busca engajar o estudante noprocesso de aprendizagem, bem como melhorar seusresultados de aprendizagem.

Em nossa revisao, podemos identificar uma grandeconcentracao de publicacoes em alguns temas de pes-quisa, tais como os impactos da adocao do PI naaprendizagem conceitual dos estudantes, nas habi-lidades de resolucao de problemas e, tambem, nasatitudes dos estudantes frente a metodologia. Aimportancia dos resultados apresentados nesses es-tudos e incontestavel. Contudo, o numero reduzidode estudos conduzidos em alguns contextos e te-mas de investigacao podem ser compreendidos comogaps da literatura. Nesse sentido, mais pesquisas saonecessarias para avaliar a adocao do PI em ambi-entes formais de educacao basica e em disciplinasdas areas de Ciencias Medicas e Ciencias Humanasa nıvel universitario. Da mesma maneira, pesqui-sas nas tematicas relacionadas a retencao dos estu-dantes (na disciplina e no curso de graduacao), aodesenvolvimento de habilidades metacognitivas nosestudantes, bem como as crencas e atitudes dos pro-fessores frente a metodologia, sao necessarias parauma melhor compreensao dos impactos do PI.

Esperamos que a discussao das pesquisas, in-cluıdas nessa revisao, contribua para que pesqui-sadores se motivem a investigar a adocao do PI emseus contextos de ensino. Igualmente, acreditamosque nossa sıntese, atraves das quatro questoes depesquisa estabelecidas, forneca respostas para asprincipais duvidas que um pesquisador pode ter emrelacao ao estado da arte da producao do PI.

Agradecimentos

Ives Solano Araujo agradece ao CNPq pela bolsa deprodutividade em pesquisa concedida.

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