O telemóvel tem lugar na sala de aula.

A economia e sociedade dependem cada vez mais de tecnologias avançadas que requerem pessoas bem preparadas para tirar partido delas. Como é que estamos a preparar as crianças, hoje, para fazer face aos desafios futuros? Estarão os sistemas educativos concebidos para preparar pessoas capazes de atuar em paralelo com os sistemas de robótica e inteligência artificial que irão caracterizar os mercados de trabalho? Está a educação capaz de desenvolver nos alunos atuais competências de curiosidade, perseverança e colaboração, que se apontam como as necessárias para viver em ambientes de tecnologia pervasiva? Robótica, pensamento computacional e programação são algumas das formas que os professores utilizam para atualizar a aprendizagem escolar.

Escolas de Hoje e Desafios do Futuro Próximo

Não há razão para as tecnologias avançadas estarem longe das escolas.

Estas são questões complexas, que não têm uma solução única. Dependem da conjugação de tendências e modos de intervenção. Neste artigo, olhamos para uma das respostas possíveis: o conceito de Pensamento Computacional, e as formas como pode ser utilizado para transformar a educação de simples aquisição de conhecimentos, em direção ao desenvolvimento de competências complexas.

É uma ideia que se tornou um lugar comum, especialmente nos meios ligados à inovação e educação. Sabemos que as crianças que estão hoje nas escolas vão enfrentar futuros insondáveis, dos quais apenas conseguimos antever tendências. Analistas, futurólogos e cientistas sociais apontam para alguns padrões. As tecnologias emergentes nos domínios da robótica, automação e inteligência artificial vão ser a base da indústria e trabalho no futuro próximo, e já influenciam a economia global nos dias de hoje.

Aqui no Bit2Geek também apostamos que o Espaço será outra das áreas de preponderância económica. Algo que acontecerá em diferentes vertentes e só sendo possível tirando partido do potencial das tecnologias NBIC. Estas, acrónimo de nano-bio-info-cogno, estão já a transformar a sociedade global. Mas, para isso, precisamos de formar pessoas capazes de pegar no potencial tecnológico e levá-lo mais longe. Resta olhar para a forma como a Educação está a ser capaz de responder a estes desafios.

Tecnologia Emergente, Fluxos de Transformação e Desafios para a Educação

Sabemos que vivemos numa sociedade de fluxos tecnológicos. As transformações geradas pela aplicação de novas tecnologias em constante e rápida evolução seguem ciclos cada vez mais acelerados. São assinalados e sentidos, atualmente, impactos éticos, económicos, laborais, sociais e industriais das NBIC. A educação não tem estado alheia a estas tendências. Mas a visão que dela temos não abona muito a seu favor. Os sistemas e modelos educativos, das técnicas pedagógicas à organização de salas de aula, são apontados como profundamente enraizados nos pressupostos sociais e técnicos do século XX. Sente-se que o modelo de transmissão e memorização de conhecimento, medido por exames, não desenvolve nas crianças e jovens o tipo de competências que se suspeita virem a ser essenciais para o seu futuro. A diferença começa logo aí, pela necessidade expressa de evoluir da aquisição de conhecimento para desenvolvimento de competências.

Do Conhecimento Às Competências

É de notar que competência depende de conhecimento, mas implica encontrar formas de o colocar em ação. Hoje, sabemos que saber, por si só, não chega, é o que fazemos com o conhecimento que nos dá vantagens competitivas, permite ser criador, compreender e tirar partido do impacto da tecnologia. Sabendo que a robótica e automação irão transformar irremediavelmente o mundo laboral, esta questão não é meramente académica. Torna-se uma condição de sobrevivência.

Memorizar e examinar, pese embora o deslumbre social alimentado pelos media com resultados de provas e exames, não responde a estes desafios. A escola, enquanto sistema complexo com os seus milhares de profissionais, alunos, regras, espaços físicos e condicionantes legais e sociais, é vista publicamente como alheia às  transformações. Dir-se-ia que é uma ilha do mundo do século passado nos oceanos turbulentos do novo século.

No entanto, tal não corresponde à verdade. A escola está a mudar, a diferentes velocidades de acordo com a adaptabilidade e capacidade dos seus profissionais, espaços e condições. Em educação, a tendência emergente é renovar e inovar. São cada vez mais os professores que sentem que o modelo educativo tradicional não responde, sequer, às necessidades dos alunos de hoje, quanto mais às de um futuro incerto, complexo, determinado pelos estados de fluxo trazidos pela rápida evolução tecnológica. Ou, colocando a questão de forma mais vernacular, sabemos que é inútil treinarmos os alunos para serem robots, porque já há de facto robots a trabalhar.

Pensamento Computacional: Das Ciências da Computação para o Dia-a-Dia

Programar robots autónomos no Festival Nacional de Robótica

No que toca a revoluções, esta teve uma faísca discreta. Em 2006, num artigo curto para a revista Communications of the ACM, publicada pela Association for Computing Machinery, Jeanette Wing lançou as bases de um conceito que hoje se está a tornar uma das mais importantes vertentes da inovação educativa. Em três curtas páginas, estruturou o conceito de Pensamento Computacional. Trabalhando em ciências da computação, Wing apontou para o potencial do uso das suas estruturas noutros contextos.

Um texto curto e incisivo, mas muito influente. Reflete-se cada vez mais no trabalho de professores, investigadores e instituições. Estes, em inúmeras vertentes de atuação, têm como missão expressa o trazer os aspetos cognitivo e criativo das tecnologias digitais diretamente para a sala de aula. Não as utilizando como gadget de apoio educativo multimédia, mas como meio específico de desenvolvimento de aprendizagem e competências.

O Que é o Pensamento Computacional

Quando queremos definir pensamento computacional, preferimos começar pelo que ele não é. Não se trata de ensinar as crianças a pensar como computadores, ou rotinar mecanismos de utilização de ferramentas digitais. Trata-se de aproveitar as estruturas e conceitos das ciências da computação para resolver problemas, conceber sistemas e compreender comportamentos humanos. Resulta como atividade mental na formulação de problemas resolvidos com meios computacionais, por humanos, ou não.

O pensamento computacional utiliza conceitos de computação como estruturas abrangentes, de desenvolvimento de competências para a vida, que ultrapassam os limites das ciências da computação. Há aqui um paralelo com a ideia de aprender matemática não pela matéria em si, mas para desenvolver pensamento lógico, só que potenciado de formas muito concretas através de ferramentas digitais. Nesta visão, conceitos como pensar com recursividade, processamento paralelo, verificar código e dados, utilizar abstração e decomposição em tarefas complexas, pensar em prevenção/proteção/recuperação, desenvolver raciocínio heurístico para descobrir soluções, planear, aprender, planificar no meio de incerteza e tirar partido de dados para desenhar estratégias de atuação saem, decididamente, do campo abstrato da computação e entram na vida diária.

Computação no Dia a Dia

Onde, aliás, sempre estiveram, mas não com estes nomes. Gerimos as ações do nosso dia a dia utilizando estratégias que são organizadas como algoritmos. Podemos pegar num exemplo muito habitual em quem se dedica a explorar Pensamento Computacional. O simples ato de definir um trajeto para partir de uma origem para chegar a um destino é uma forma de computação complexa. Equilibra diferentes variáveis para desenhar um algoritmo que nos resolva o problema. Algo que fazemos quase sem pensar, quando saímos de casa e mentalmente visualizamos o melhor percurso para o emprego. Que alteramos de imediato se na rádio as notícias sobre as condições de trânsito não são favoráveis. Ou, colocando a coisa de forma mais saborosa: a diferença essencial entre uma receita culinária e um programa de computador está na linguagem específica em que é definida.

Introdução à Programação e Pensamento Computacional

Aprender programação sem computadores.

Explorar o pensamento computacional integrado em aprendizagens mediadas por tecnologia tem-se afirmado, nos últimos tempos, como resposta à questão de como adaptar a preparação das crianças para competências de ação em futuros complexos. A interligação com a programação tem sido grande. E traduz-se no incentivo ao uso de ferramentas digitais de programação logo nos primeiros níveis da educação. Não se trata de aprendizagem de programação em sentido restrito, mas do uso de aplicações simplificadas que fazem uso dos seus conceitos. Sempre de forma simples, acessíveis a crianças, que lhes permitem aprender e desenvolver projetos criativos.

A robótica é outro dos campos que tem, nas escolas, estimulado competências de Pensamento Computacional. Outra vertente interessante, que se liga com experiências pedagógicas ligadas à expressão física, é a programação unplugged. Nesta, são desenvolvidas atividades que abordam conceitos de programação sem recorrer a computadores.

Programação baseada em Blocos

O Scratch tornou-se a mais popular e influente das ferramentas de introdução à programação. Tem um longo historial que antecede, em muito, o interesse contemporâneo nesta área. As suas raízes estão na linguagem de programação Logo, criada por Seymour Papert e outros investigadores no final da década de 60. O seu desenvolvimento envolvia a então nascente inteligência artificial, lógica matemática e psicologia do desenvolvimento. O grande objetivo era o de criar um ambiente de programação para crianças.

Afirmar que estas poderiam beneficiar com o uso de ferramentas digitais foi uma ideia muito à frente do seu tempo. Na altura, o computador pessoal ainda não tinha surgido. Utilizando um interface de texto, as crianças escreviam pequenos programas que controlavam uma tartaruga no ecrã. Nos anos 80, o Logo e suas implementações foram adotadas em escolas de todo o mundo, inclusivamente em Portugal.

Scratch: Uma Aplicação Revolucionária

O grande salto deu-se com o desenvolvimento do Scratch por Mitchel Resnick e Papert no Lifelong Kindergarten Group do MIT Media Lab. O interface de texto foi substituído por um conceito que se viria a mostrar revolucionário: a programação por blocos. Nesta os comandos são representados por blocos que se encaixam como peças de lego. Um conceito que simplificou o interface gráfico e o uso da linguagem de programação.

O Scratch é completamente flexível e aberta no seu uso, não seguindo esquemas predeterminados. Cada utilizador pode criar o que quiser, tirando partido total dos elementos da linguagem. Incorporando aspetos de partilha e remistura, tornou-se imensamente popular na educação. Não há projeto educativo de computação, programação e robótica que não use esta ferramenta.

Scratch: uma Influência para lá da Educação

Programação por blocos a controlar objetos tangíveis.

Por cá, a sua popularidade junto dos meios educacionais envolveu o fortíssimo trabalho de divulgação desenvolvido por Teresa Marques. Esta professora de matemática durante anos correu o país de norte a sul, com apoio da Escola Superior de Educação de Setúbal. Divulgou o Scratch e ensinou professores de todas as áreas a aprender a programar. Hoje, o projeto é oficialmente sustentado por uma equipa do Instituto Politécnico de Setúbal, em colaboração com o Ministério da Educação.

A influência do Scratch não se ficou pelos meios educacionais. O seu interface simples e elevadas possibilidades de uso levaram à adoção do conceito de programação por blocos. Há inúmeras aplicações móveis de programação para crianças que copiaram este interface. A Google lançou a Blockly, misto de jogos e aplicação de programação que permite programar com blocos e visualizar o código gerado em javascript ou C++. Antes desta, criou a a App Inventor, que permite criar aplicações para telemóveis android utilizando programação por blocos. E, para crianças em estádios pré-alfabetizados, foi desenvolvida uma versão com estruturas simples de programação que funciona com ícones. Com um tablet e o Scratch Jr., já é possível aprender a programar antes de aprender a ler.

Drones e Robótica Educativa

A robótica educativa tem sido outro dos meios privilegiados de estímulo ao desenvolvimento de competências de pensamento computacional. Nos últimos anos, tem-se assistido a uma verdadeira explosão nesse campo, com o desenvolvimento de inúmeros kits de robótica para crianças e jovens. O ponto de início pode ser traçado ao Lifelong Kindergarten Group do Media Lab, que influenciou a  Lego a desenvolver o kit Mindstorms. Composto por peças lego, para montar em inúmeras configurações, com sensores, atuadores e motores. Inclui também um controlador, afetuosamente conhecido por brick entre os utilizadores, e uma linguagem de programação visual. Um projeto que já vai na sua terceira geração.

O elevado custo destes kits, e a diminuição de custos na eletrónica de consumo, conjugado com interesse do mercado educacional, traduz.se numa diversidade de oferta de equipamentos. Nas escolas portuguesas, são populares robots mBot ou Clementoni, os kits desenvolvidos pela portuguesa BotnRoll, ou kits open source Anprino. Alguns destes robots podem ser diretamente programados com interfaces elementares sequenciais, e têm sido utilizados com crianças do pré-escolar em atividades de introdução à programação.

Os drones são outra área de desenvolvimento na educação elementar. Podem utilizar-se minidrones programados com aplicações para telemóvel ou tablet. Um projeto lançado pela equipa do CCEMS em Leiria. Estes cederam a dezenas de escolas tablets e drones de baixo custo, formando os professores aderentes no desenvolvimento de atividades de voo programado. Para tal, os alunos utilizam o interface do Tynker. Esta app android usa os princípios da programação por blocos do Scratch. Comunica, via bluetooth, com drones Parrot, robots Sphero e lâmpadas inteligentes Phillips.

Pensamento Computacional, sem computadores

E que tal aprender ciências da computação sem tocar em computadores e meios digitais? Existe uma enorme diversidade de jogos que fazem uso de algoritmos para programar sequências e ciclos. Podemos aproveitar o banco de ideias da Programação Unplugged. Ou tirar partido de jogos de cartas como o Cody & Roby, desenvolvidos a pensar no pensamento computacional. O mundo dos tabletop e role-playing games tem uma enorme diversidade de jogos. Estes são adaptáveis a contextos de aprendizagem de pensamento computacional. Troquem um jogo de computação explícita por uma quest passada num ambiente de fantasia, Sci-Fi, policial ou steampunk, e os jogadores estão a colocar em prática o tipo de competências de desenvolvimento de pensamento computacional que recorre a estruturas mentais de computação.

Dado o seu caráter transversal, o pensamento computacional também pode ser desenvolvido de outras formas. Pode-se recorrer a atividades e tecnologias não diretamente ligadas à programação. 3D, nas vertentes de modelação e impressão, e a produção de conteúdos multimédia em vídeo ou outros suportes socorrem-se deste tipo de competências. Nomeadamente, decomposição em tarefas complexas, ou desenvolvimento de algoritmos mentais na gestão de fluxos de trabalho.

Iniciativas e Projetos: Globais e Nacionais

Robótica para crianças no festival RobôOeste.

Nos últimos anos, tem crescido o interesse em desenvolver iniciativas de estímulo à programação, pensamento computacional e competências cognitivas avançadas. Isso tem-se traduzido em inúmeras iniciativas. Um movimento que se iniciou nos Estados Unidos com os computer clubs patrocinados pelo MIT. Posteriormente, no Reino Unido, com um ambicioso currículo de computação. Este currículo vertical começa a estimular o uso de tecnologia na educação no pré-escolar, com robótica e programação simples, e termina no secundário com programação de robótica de alto nível. Foi precursor, e influente, quer pela sua abordagem alicerçada em princípios flexíveis, quer pela manifesta ambição.

Horas do Código

A Hour of Code disponibiliza uma vasta gama de cursos baseados em gamificação para aprendizagem de programação. Organiza anualmente a iniciativa Hora do Código, dinamizada em todo o planeta. Durante uma hora, segue-se uma sequência de jogos que desenvolvem competências elementares de programação. Por cá, o Movimento Código Portugal, apoiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia e Universidade Nova, desenvolve uma iniciativa semelhante com a aplicação CodeMove. A nível europeu, durante o mês de outubro decorre a Codeweek, iniciativa apoiada pela Comissão Europeia. Esta desafia escolas e entidades a desenvolver atividades de literacia tecnológica. Pode-se abordar introdução à programação, robótica, impressão 3D ou outras tecnologias.

Clubes de Programação e Robótica

O grande estímulo ao desenvolvimento de competências para o século XXI nos domínios tecnológicos, incluindo Pensamento Computacional, tem partido de dentro das escolas. É feito através de clubes de programação e robótica organizados por professores, não necessariamente de informática. Estes criam espaços dentro das escolas para grupos de alunos experimentarem aplicações avançadas nos domínios da programação, robótica, impressão 3D e realidade virtual. Um movimento que tem muito de grass roots, com apoios da Associação Nacional de Professores de Informática e ERTE-DGE. Tem ganho visibilidade com as várias Maker Faire que se organizaram em Portugal, e eventos regionais e nacionais. Do número crescente de clubes destes nas escolas, é de sublinhar o do Agrupamento de Escolas S. Gonçalo em Torres Vedras, com uma enorme projeção internacional. Os alunos do professor Jaime Rei ganham rotineiramente provas dos campeonatos mundiais de robótica. E têm alguns troféus como campeões mundiais na carteira.

Reformular a Aprendizagem de TIC

Finalmente, o potencial de concretização da mudança educativa no desenvolvimento de competências está patente na reformulação da disciplina de Tecnologias de Informação e Comunicação. Esta área durante muitos anos funcionou quase exclusivamente como introdução a ferramentas de produtividade informática elementares. A sua reformulação, com todo um novo programa trabalhado por associações profissionais, levou à sua expansão ao longo de todo o ensino básico. É transversal no primeiro ciclo e área disciplinar específica nos segundo e terceiro ciclos.

O paradigma de aprendizagem de uso de ferramentas de produtividade foi colocado de lado. Favorecem-se atividades que tocam na programação, multimédia, 3D e robótica. Mais do que saberes técnicos específicos, pretende-se que os alunos do ensino básico desenvolvam competências transdisciplinares. E isso é atingido através de trabalho direto com tecnologias. A sua implementação está agora em curso, faseado, no quadro da flexibilidade curricular, em todas as escolas portuguesas. Como resultado, crianças do quinto ao nono ano de escolaridade estão a trabalhar com ferramentas digitais avançadas, e em breve o mesmo poderá ser feito no primeiro ciclo.

Ao seu ritmo, a escola como instituição e os seus profissionais estão a mudar. Estão atentos aos desafios trazidos pela rápida evolução tecnológica. Sabem que é preciso preparar as crianças de hoje para os desafios de um amanhã imprevisível. Fazem-no abrindo a sala de aula à tecnologia numa perspetiva de competência. Quer seja com robótica, programação, ou integração interdisciplinar do pensamento computacional, estão a dotar os alunos de competências para o século XXI.

Aceite o nosso convite e leia o artigo Sketch2Code: Do Desenho ao Website, com ajuda de Inteligência Artificial.