PowerPoint de suporte à minha lição de agregação.

1. Conceção e Desenvolvimento de Ambientes de
Aprendizagem Online
Aplicação dos Princípios do Desenho Instrutivo, da Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia
e da Teoria da Carga Cognitiva
7 outubro 2015
Guilhermina Lobato Miranda
Lição de Agregação

2. Sumário
• Tipos de conhecimento
• Abordagens ao estudo da cognição
• Abordagem do Processamento de Informação
• Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia e Teoria da
Carga Cognitiva
• Desenho Instrutivo & Tecnologia: Características gerais e
Modelos mais influentes
• Investigações
• O que se sabe sobre o que é um bom ensino

3. …
Sabemos pouco sobre o modo como se transmite e ensina a cultura
E como se transforme a imaturidade inicial do ser humano no ser
competente que caracteriza o adulto idealizado por cada sociedade
[e cada grupo social, num determinado tempo histórico]
(Jerôme Bruner, 1965, 1966)
Fonte: Google Images

4. Dois tipos de conhecimento
Conhecimento biológico primário (aprendizagem
natural)
Conhecimento biológico secundário (aprendizagem pelo
ensino ou instrução)
E suas relações
(Geary, 2007,2008)

5. Dois tipos de conhecimento
Abordados neste magnífico livro de 2011:
Cognitive Load Theory (Teoria da Carga
Cognitiva) de
John Sweller, Paul Ayres e Slava Kalyuga
Fonte: Google.books

6. Abordagens científicas
Abordagem ‘naturalista’ ou ciência natural (Smith, 1993)
Abordagem ‘tecnicista’ ou ciência do artificial (ciências
do artificial) (H. Simon, 1981)
Fonte: Google Images

7. Abordagem, Teorias e Modelos
(Anderson, 1983)
Abordagem (framework): É um conjunto geral de conceitos para compreender um
domínio, mas que não está suficiente organizado de modo a constituir uma teoria
preditiva. A partir de um mesmo framework posso deduzir várias teorias preditivas.
Um framework é avaliado pela capacidade que tem de gerar teorias preditivas, quer dizer, que se conseguem explicar alguns fenómenos
importantes. A psicologia do processamento de informação é um desses framework.
Teoria: É um sistema dedutivo preciso, mais geral que um modelo (Ex.: Teoria
Cognitiva da Aprendizagem Multimédia de R. Mayer; Teoria da Carga Cognitiva de J.
Sweller)
Modelo: Um modelo é a aplicação de uma teoria a um fenómeno específico (Ex.:
Modelo 4C-ID)

8. A Abordagem do Processamento da Informação
O ser humano é considerado uma entidade biológica que representa e
processa informação que provém do exterior, através dos vários sistemas
sensoriais, e do interior do próprio organismo. Esta entidade biológica
necessita de um sistema altamente complexo que preserve a informação
representada e processada que se chama MEMÓRIA
O ser humano é considerado uma entidade biológica que representa e
processa informação que provém do exterior, através dos vários sistemas
sensoriais (e do interior do próprio organismo). Esta entidade biológica
necessita de um sistema altamente complexo que preserve a informação
representada e processada que se chama MEMÓRIA

9. A Abordagem do Processamento da Informação
Há entidades não biológicas ou dispositivos técnicos que também
representam e processam informação e possuem memória.
Fonte: Google Images

10. A Abordagem do Processamento da Informação
O centro da actividade mental ou cognitiva é a memória
A memória não é singular: há DOIS tipos FUNDAMENTAIS de
memória (+ as memórias sensoriais)
o Memória de Trabalho (MT)
oMemória de Longo Prazo (MLP)

11. A Abordagem do Processamento da Informação
Modelo de Atkinson y Shiffrin sobre almacenamiento en la memoria (adaptado de Atkinson, R. C. & Shiffrin,
R. M., 1968, por Klein, S., 1994). Retirado do site: http://p3.usal.edu.ar/index.php/psico/article/view/174/287

12. A Abordagem do Processamento da Informação
Modelo da Memória de Trabalho (MT) de Baddeley. Retirado da Wiki:
http://mpel5comunicacaoeducacional.pbworks.com/w/page/40510308/Modelo%20de%20Mem%C3%B3ria%20de%20Trabalho%20de%20Baddeley
Assistir a este lecture de Alan Baddeley - https://www.youtube.com/watch?v=yL2ul2bR0Ok

13. A Abordagem do Processamento da Informação
Fonte: Simply Psychology

14. Teorias da Aprendizagem Multimédia
Segundo Merriënboer & Kester (2009) as teorias sobre a aprendizagem
multimédia podem ser posicionadas em diferentes níveis:
Nível 1 (Psicológico) – Descrevem os sistemas da memória e os
processos cognitivos que explicam a forma como as pessoas processam
diferentes tipos de informação e aprendem através de diferentes
sentidos.
Ex: Teoria da dupla codificação de Paivio (1986)

15. Teorias da Aprendizagem Multimédia
Nível 2 (Design das mensagens educativas). Identificam os princípios
multimédia e fornecem linhas orientadoras para a criação de
mensagens multimédia que incluam, por exemplo: Texto + Imagens;
Texto Narrado + Animações/ Vídeos Explicativos
Ex: Teoria generativa da aprendizagem multimédia de Richard Mayer (2001)

16. Teorias da Aprendizagem Multimédia
Nível 3 (Design de cursos) – Definem a forma como devem ser
desenvolvidos programas educacionais com diferentes recursos,
incluindo: Textos + Imagens + Narrações + Materiais Práticos +
Sistemas em rede
Ex: Modelo 4C/ID (van Merriënboer, 1997; van Merriënboer, Kirschner &
Kester, 2003)

17. Teoria da Dupla Codificação
(A. Paivio)
Fonte: Google Images
 Postula que a mente humana processa informação não-verbal (imagens) e
verbal (logogens) por canais distintos, criando representações separadas para
a informação processada em cada um dos canais.
 Cada canal tem limitações (assunção da capacidade limitada): o ser humano
consegue absorver mais informação se esta for distribuída pelos dois canais em
vez de sobrecarregar apenas um (por exemplo: um documentário televisivo
narrado em vez de legendado) – code-additivity hypothesis
 A teoria de Allan Paivio foi mais tarde rebatizada como o efeito do duplo canal.

18. Modelo Estrutural da Dupla Codificação
(Paivio, 1986)
Estímulos Verbais Estímulos Não-Verbais
Sistemas Sensoriais
Ligações Representacionais
S
I
S
T
E
M
A
V
E
R
B
A
L
S
I
S
T
E
M
A
N
V
E
R
B
A
L
LOGOGENS
IMAGENS
Respostas verbais Respostas Não-Verbais
E
S
T
R
U
T
A
S
S
O
C
Ligações Referenciais

19. Teoria Cognitiva
da Aprendizagem Multimédia (R. Mayer)
Fonte: Youtube , 2011

20. Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia
Princípio Multimédia
As pessoas aprendem mais profundadamente a partir
de palavras e imagens do que somente palavras
Mas se e só se…

21. Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimédia

22. Processamento de Figuras
Fonte: R Mayer, 2009, p.228

23. Processamento Palavras Faladas
Fonte: R Mayer, 2009, p. 228

24. Processamento de Palavras Escritas
Fonte: R Mayer, 2009, p. 228

25. Teoria da Carga Cognitiva
(Sweller, 1986)
Preocupa-se com a forma como os recursos cognitivos são
utilizados durante o processo de aprendizagem e de resolução
de problemas
Defende que existe um limite para a quantidade de informação
que o ser humano consegue processar de forma significativa,
em cada momento (pressuposto da capacidade limitada da
memória de trabalho)
Defende que se esse limite for ultrapassado - excesso de carga
cognitiva - a informação não é retida, ou seja, a aprendizagem
não acontece

26. Dois Tipos de Carga Cognitiva
(Chandler & Sweller, 1991)
A carga cognitiva intrínseca
A carga cognitiva extrínseca ou estranha é a carga sobre a
memória de trabalho que os estudantes experienciam quando
interagem com os materiais de aprendizagem e que não se
relaciona diretamente com os conteúdos de aprendizagem
Este tipo de carga cognitiva pode ser manipulada e controlada
pelos designers e professores

27. Mais Um Tipo de Carga Cognitiva
(Sweller, van Merrienboer, & Paas, 1998)
A carga cognitiva adequada (germane) é a carga dedicada ao
processamento, construção e automatização de esquemas e,
segundo John Sweller e os seus parceiros de investigação, pode
ser manipulada e controlada pelo professor (designer), tal como
a carga cognitiva extrínseca.

28. Mas se e só se…
tiver em conta alguns princípios
Princípios da CTML (Cognitive Theory of Multimedia Learning) e da CLT
(Cognitive Load Theory)
– Princípio da sequenciação
– Princípio da variabilidade
– Princípio da individualização
– Princípio da auto-explicação (self-explanation effect)
– Princípio das rodas de apoio
– Princípio da estratégia de conclusão
– E mais…

29. Mas se e só se…
tiver em conta alguns princípios
Princípios da CTML (Cognitive Theory of Multimedia Learning)
– Princípio da modalidade
– Princípio da segmentação (ou do ritmo próprio)
– Princípio da coerência ou fidelidade
– Princípio da sinalização
– Princípio da redundância
– Princípio da contiguidade temporal
– Princípio da contiguidade espacial

30. Princípio da Segmentação
 É preferível dar o controlo ao aluno de um qualquer
fenómeno em estudo quando este está a observar um
vídeo ou uma simulação; por exemplo, estudantes de psicoterapia
que estão a aprender a conduzir conversas com doentes com depressão a
partir de vídeos…
 De igual modo é preferível segmentar uma apresentação
em unidades temáticas, categorias… e dar a possibilidade
aos alunos de levantarem questões, poderem voltar atrás,
etc.

31. Princípio da Coerência
 Os alunos aprendem melhor quando não há elementos que desviem a
atenção. Podem ser materiais interessantes mas irrelevantes para a
aprendizagem, como música de fundo, videoclips e imagens que não sejam
essenciais.
 Os estudantes também aprendem melhor com animações concisas apoiadas
em narração do que com animações muito elaboradas.
 No início da aprendizagem é preferível usar ambientes que retratem o real
mas com pouco fidelidade (fidelidade reduzida) pois os alunos podem
perder-se nos pormenores; só com o avançar da aprendizagem é que as
animações e simulações se devem aproximar das imagens reais

32. Princípio da Sinalização
 É útil focar a atenção dos alunos nas partes essenciais das
tarefas de aprendizagem.
 Sincronia entre texto explicativo falado e pistas em imagens
complexas.
 Por exemplo se o professor ou a animação estiver a ensinar
como operar com um equipamento é útil ir sinalizando
(com o dedo ou com uma cor que aparece ou outro sinal)
as partes que vão sendo explicadas

33. Princípio da Redundância
 A apresentação de informação redundante tem muitas vezes um
efeito pernicioso na aprendizagem.
 Mas o que pode ser considerado informação redundante?
 Pode ser a apresentação de uma simulação, com narração e texto
escrito em simultâneo

34. Princípio da Contiguidade Espacial
• Efeito da atenção dividida no espaço (forma importante de carga cognitiva extrínseca).

35. Princípios ou Efeitos de Exemplos Resolvidos e de
Completação de Problemas
Efeito (forma importante de reduzir a carga cognitiva intrínseca).
Fonte: R. Clarke t al., 2006

36. Em Síntese
Com estes resultados os investigadores começaram a
preocupar-se em descobrir maneiras de redesenhar os
materiais de aprendizagem de forma a que estes permitam
redireccionar a atenção dos estudantes para processos
cognitivos diretamente relevantes para a construção de
esquemas que facilitem a compreensão e retenção da
informação relevante.

37. Modelos de Desenho Instrutivo
Modelos Gerais: ADDIE
Modelos Construtivistas: Aprendizagem pela
Descoberta Guiada de J. Bruner
Modelos Instrutivistas: Aprendizagem Cumulativa
R. Gagné
Modelos Cognitivistas: 4C-ID

38. Modelo ADDIE
Fonte: wikipédia

39. Modelo 4C-ID
http://www.slideshare.net/guilherminamiranda/apresentacao1-36514901

40. Investigação desenvolvida com
estudantes de mestrado e de doutoramento
• Conceber e Desenvolver Ambientes de Aprendizagem Digitais, tendo como
referência uma ou mais teorias da aprendizagem e instrução ou o modelo
4C-ID ou apenas um ou alguns dos princípios da Teoria Cognitiva da
Aprendizagem Multimédia ou da Teoria da Carga Cognitiva, usando várias
ferramentas informáticas, destinados ao ensino de uma unidade curricular
ou um tópico de uma disciplina. Exemplo: Matemática (disciplina do 10.º
ano do ES), Ensino da Cor (unidade temática da disciplina de EV do ensino
básico), Ensino dos circuitos elétricos (Unidade temática da disciplina de
física do ensino básico), Geologia (disciplina do ES), Programação (disciplina
do ES), Literacia da Informação, Necessidades Educativas Especiais…

41. Investigação desenvolvida com
estudantes de mestrado e de doutoramento
• Validar esses Ambientes do ponto de vista Técnico e do Conteúdo (junto de
especialistas e utilizando grelhas com vários itens)
• Caso seja necessário Reformular os aspetos menos conseguidos

42. Investigação desenvolvida com
estudantes de mestrado e de doutoramento
• Experimentar os Ambientes em contexto de sala de aula presencial ou
virtual, usando CD-ROM, plataformas digitais (LMS) e RED
• Privilegiando a método experimental e os métodos mistos
• Design experimental: Grupo Experimental (uma ou várias turmas) e
Grupo de Controlo (uma turma ou várias turmas), geralmente do tipo
quase-experimental
G1 O1 X O2
G2 O1 O2
E em alguns estudos o pós-teste é seguido de um estudo de Follow-up

43. Investigação desenvolvida com
estudantes de mestrado e de doutoramento
• Avaliação dos resultados da aprendizagem em termos de
conhecimentos adquiridos (e da capacidade de transferir o
que aprenderam para tarefas afins), variáveis psicológicas
como a perceção do Esforço Mental, as Abordagens à
Aprendizagem e a Eficiência do Ambiente Instrutivo.

44. Investigação desenvolvida com
estudantes de mestrado e de doutoramento
Os resultados destas investigações têm sido apresentados em
Congressos Internacionais da especialidade, em capítulos de
livros e em artigos de revistas indexadas. Dois ganharam prémios:
O CD-ROM “Vamos fazer jornais escolares”, resultado da tese de
doutoramento de Vitor Tomé; Site com Apps destinados a
crianças com multideficiência, integrado na dissertação de
mestrado de Helena Feijão.

45. Investigação desenvolvida com
estudantes de mestrado e de doutoramento
Vou referir apenas 1 destes estudos já publicado no Journal of Information
Technology Education:Research
o Que usou o modelo 4C-ID para aprendizagem de circuitos elétricos
(matéria do 8.º não da Escolaridade):
o http://www.jite.org/documents/Vol14/JITEv14ResearchP313-
337Melo1752.pdf

46. Sabemos pouco sobre como
se transmite e ensina a cultura
Mas já sabemos alguma coisa…
Como se transforme a imaturidade inicial do ser humano no ser competente
que caracteriza o adulto idealizado por cada sociedade [e por cada grupo
social, num determinado tempo histórico]

47. Mas já sabemos alguma coisa…
O sucesso escolar dos alunos depende de vários fatores: (i) do
próprio aluno, (ii) do meio familiar, (iii) da escola que frequenta,
(iv) dos currículos, (v) da formação dos professores….
Há fatores que temos obrigação de conhecer para
compreender a situação de cada aluno, mas sobre os quais não
temos controlo;
Há outros fatores que, como professores, estão nas nossas
mãos modificar

48. Mas já sabemos alguma coisa…
O professor não pode agir como um mero facilitador da
aprendizagem ou expositor da matéria mas como um ‘ativador’,
desafiando a atividade mental do aluno, através de um ensino ativo
Selecionando tarefas de aprendizagem desafiadoras e desenvolvendo
recursos educativos (digitais) que obedecem ao modo como os seres
humanos processam a informação multimédia
Promovendo o trabalho entre pares e a discussão de ideias e das
soluções encontradas pelos alunos
Seguindo alguns dos princípios do ID, entre eles:
formulando objetivos claros centrados no desempenho
Fornecendo critérios de avaliação para cada tarefa
Dando feedback analítico
…

49. Mas já sabemos alguma coisa…
Pensando que os alunos não aprendem tudo o que lhe
ensinamos mas que há métodos e estratégias que são mais
eficientes do que outros…
Que se devem basear nos resultados mais conclusivos da
investigação
E que os ambientes que concebemos devem também ser
sujeitos a um processo de investigação para ver o impacto que
têm na aprendizagem dos alunos.

50. Algumas Referências
• Anderson, J. R. (1983). The architecture of cognition. Cambridge, Mass.: Harvard University Press.
• Bruner, J. (1965). The growth of mind. American Psychologist, 20(12), 1007-1017.
• Bruner, J. (1966). Toward a theory of instruction. Cambridge, Mass.: Harvard University Press. (tradução em língua portuguesa
da Relógio d’Água Editores, 1999).
• Chandler, P. and Sweller, J. (1991). Cognitive load theory and the format of instruction. Cognition and Instruction, 8(4), 293-
332. Disponível em: http://ro.uow.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=1133&context=edupapers
• Kirschner, P. & van Merriënboer (2008). Ten steps to complex learning: A new approach to instruction and instructional
design. In T. Good, 21st century education: A reference hanbook (pp. 244-253 ). USA: Sage.
http://dspace.ou.nl/bitstream/1820/2327/1/Ten%20Steps%20to%20Complex%20Learning%20-%20Sage%2021st%20Century.pdf
• Mayer, R. E. & Moreno, R. (2003). Nine ways to reduce cognitive load in multimedia learning. Educational Psychologist, 38(1),
43–52. Disponível em: http://faculty.washington.edu/farkas/TC510/MayerMoreno9WaysToReduceCognitiveLoad.pdf
• Miranda, G. L. (Org.) (2009). Ensino online e aprendizagem multimédia. Lisboa: Relógio d’Água Editores.
• Miranda, G. L. (1998). A Aprendizagem feita pelo ensino: a questão básica da escola. Atas do I Colóquio Nacional: A Ciência
Psicológica nos Sistemas de Formação. Sociedade Portuguesa de Ciências da Educação – Secção de Psicologia da Educação
(pp. 129-46). Faro: Universidade do Algarve. Disponível em
http://www.academia.edu/1081667/A_aprendizagem_feita_pelo_ensino_a_questao_basicada_escola

51. Algumas Referências (cont.)
• Paivio, A. (2006). Dual coding theory and education. Draft chapter for the conference on “Pathways to Literacy Achievement
for High Poverty Children,” The University of Michigan School of Education, September 29-October 1. Retirado de:
http://www.umich.edu/~rdytolrn/pathwaysconference/presentations/paivio.pdf
• Simon, H. (1981). As ciências do artificial. Coimbra: Arménio e Filhos Editor
• Sweller, J., Ayres, P., & Kalyuga, (2011). Cognitive load theory. New york: Springer
• Sweller, J. (s/d). Visualization and instruction design. Retirado de http://www.iwm-
kmrc.de/workshops/visualization/sweller.pdf
• Sweller, J., van Merrienboer, J., & Paas, F. (1998). Cognitive architecture and instructional design. Educational Psychology
Review, 10(3), 251-296. Disponível em: http://www.davidlewisphd.com/courses/EDD8121/readings/1998-Sweller_et_al.pdf
• van Merriënboer, J. G., Clark, R. E., & Crook, M. B. (2002). Blueprints for Complex Learning: The 4C/ID-Model. The AECT Annual
Conference. Retitado de: http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02504993#page-1

52. Obrigada pela vossa atenção
Guilhermina Lobato Miranda
gmiranda@ie.ulisboa.pt