Resolução de problemas em contexto colaborativo e não formal : estudo de caso de tecnologia espacial no projeto CanSat Açores

Abstract

Nos Açores, em 2008, estabeleceu-se a única Estação Espacial de Portugal da Agência Europeia Espacial (ESA). A partir de 2011, várias equipas açorianas de ensino de nível secundário (regular e profissional) participaram e ganharam algumas competições, nacionais e europeias, inseridas em projetos escolares da ESA, como o CanSat (literalmente” satélite numa lata”). O projeto CanSat - construção de um picossatélite lançado até 1000 m que fornece dados por telemetria na sua queda - tem uma dimensão de competição europeia promovida pela ESA. Determinou-se que para conhecer as ideias dos alunos e o modo como resolvem problemas se utilizariam técnicas qualitativas de colheita e análise de dados: questionários com perguntas semiabertas; entrevistas e observação de alunos em atividades de resolução de problemas. Desenvolveu-se um estudo de caso com quatro alunos do nível secundário que, orientados por um professor, realizaram um projeto de tecnologia espacial (CanSat Açores). A equipa participante no estudo ganhou um CanSat nacional e outro europeu. O estudo teve duas fases i) no decurso do desenvolvimento projeto. ii) após a finalização do projeto/concurso/competição. Este estudo pretende compreender como se processa a resolução de problemas em alunos de nível secundário, no projeto CanSat de tecnologia espacial, num ambiente colaborativo e não formal. Para isso, procurou-se determinar a evolução das ideias dos alunos no projeto CanSat, o modo como resolvem problemas, que atitudes revelam e que papel tem a motivação nas aprendizagens ocorridas neste projeto. São também objetivos do estudo i) contribuir para a construção do conhecimento sobre resolução de problemas, ii) obter resultados com utilidade futura na prática dos docentes, iii) conseguir melhorias curriculares, por exemplo, em trabalhos de projetos escolares de tecnologia espacial que promovam aprendizagens inovadoras e significativas e iv) integrar a formulação de novas políticas educativas. A literatura sobre o tema é escassa em estudos sobre resolução de problemas em projetos escolares de tecnologia espacial como o CanSat. Em Portugal não se conhecem investigações sobre este tema. Forte motivação dos alunos, do professor coordenador e da própria escola participante no CanSat, vantagens dos ambientes cooperativo/competitivo e não formal são alguns traços salientes dos resultados. A resolução de problemas revela dimensões para além da tradicional “tentativa e erro”, sugerindo um modelo específico, onde os processos metacognitivos dos alunos se aprofundam no desenvolvimento do projeto e são comparáveis ao pensamento complexo dos processos científicas. Pensamento computacional, lateral, divergente/convergente foram detetados como tipos de pensamento dos alunos associados e mobilizados no decurso da resolução de problemas. Estes aspetos são comparáveis ao pensamento complexo presente nas investigações científicas. Tratando-se de um projeto de e com sucesso podem inferir-se algumas implicações didáticas para o ensino das ciências e abordagens STEM, em contexto colaborativo e não-formal.

The only European Space Agency (ESA) Space Station in Portugal was established in the Azores, in 2008. As of 2011, several Azorean high school teams (regular and professional education) participated and won several national and European competitions, as part of ESA school projects, such as CanSat (literally “satellite in a can”). The CanSat project - construction of a mini-satellite launched up to 1000 m that provides data by telemetry as it falls - has a European competition dimension promoted by ESA. It was determined that, to get to know the students' ideas and how they solve problems, qualitative data collection and analysis techniques would be used: questionnaires with semi-open questions; interviews, and observation of students during problem-solving activities. A case study was developed with four high school students who, under teacher guidance, carried out a space technology project (CanSat Azores). The team participating in the study won a national and a European CanSat. The study consisted of two phases: i) during project development. ii) after the completion of the project/competition. This study aims to understand how problem-solving is processed in high school level students, in the space technology CanSat project, in a collaborative and non-formal environment. To do so, it was sought to determine the evolution of students' ideas in the CanSat project, how they solve problems, what attitudes they reveal, and the role of motivation in the learning that took place in this project. The objectives of the study are also: i) to contribute to the knowledge about problem-solving, ii) to obtain results with future usefulness in teaching activities, iii) to achieve curriculum improvements, for example, in space technology school projects that promote innovative and meaningful learning and, iv) to integrate the formulation of new educational policies. Literature on problem-solving in space technology school projects such as CanSat is scarce. In Portugal, there is no known research on this topic. With the strong motivation of stude, of the coordinating teacher, and the CanSat participating school itself, the advantages of the non-formal cooperative/competitive environment stand out in the results. Problem-solving reveals dimensions beyond the traditional “trial and error”, suggesting a specific model, in which the students' metacognitive processes develop as the project progresses in a comparable manner to scientific processes and complex thinking. Computational, lateral, and divergent/convergent students thinking types were detected in the associated and mobilized students, in the course of problem-solving. These aspects are comparable to the complex thinking present in scientific research. As this is a successful project, some didactic implications for the teaching of science and STEM approaches can be inferred, in a collaborative and non-formal context.