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Diretrizes de Aprendizagem Baseadas em Projetos para Estudantes de Ciências da Saúde: Uma Análise com Mineração de Dados e Técnicas Qualitativas

Published: December 9, 2022 doi: 10.3791/63601
Automatic Translation
1, 2, 3, 4
1Department of Health Sciences, University of Burgos, 2Department of Education Sciences, University of Burgos, 3Department of Geography, History and Communication, University of Burgos, 4Department of Philology, University of Burgos

Summary

Aqui, apresentamos um protocolo para a análise comportamental de uma metodologia de aprendizagem baseada em projetos para estudantes de ciências da saúde (20-56 anos). O protocolo facilita a comparação do desempenho dos participantes em e-Learning versus blended-Learning (b-Learning) por meio de uma ferramenta de monitoramento. Os resultados são analisados por meio de Mineração de Dados Educacionais e técnicas qualitativas.

Abstract

Líderes acadêmicos de todo o mundo estão incentivando o uso de metodologias ativas no ensino, especialmente no ensino superior. A razão para isso é que as mudanças sociais estão acontecendo a uma taxa cada vez maior, e exigem que alunos e professores desenvolvam habilidades digitais. Isso é especialmente significativo para os graus de ciências da saúde, nos quais os futuros graduados devem ter habilidades eficazes de resolução de problemas. Para responder a este desafio, a utilização de uma metodologia de aprendizagem baseada em projetos (ABP), juntamente com várias técnicas de monitorização baseadas na utilização de Mineração de Dados Educativos (EDM) e métodos mistos, fornecerá aos professores informações sobre a eficácia da metodologia e orientará a implementação de respostas educativas personalizadas.

Este estudo fornece um protocolo para a aplicação da metodologia PBL nas modalidades de ensino e-Learning e blended-Learning (b-Learning) para estudantes de ciências da saúde que estudam terapia ocupacional no ensino superior. Além disso, técnicas estatísticas para a análise de covariância e aprendizagem não supervisionada permitem detectar diferenças entre as duas modalidades de ensino, especificando assim sua efetividade em termos de uma gama de variáveis relacionadas a padrões comportamentais, desempenho e satisfação. A visualização de dados também ajuda na compreensão dos aspectos qualitativos do processo de aprendizagem. Esses dados ajudarão os professores a produzir propostas mais efetivas para a implementação da metodologia PBL com base no contexto do processo de ensino-aprendizagem. Portanto, este protocolo oferece muitos recursos e materiais para ajudar os professores a implementar a metodologia PBL nos métodos de ensino de e-Learning e b-Learning.

Introduction

Características da metodologia de aprendizagem baseada em projetos
Atualmente, profissionais de diversos setores enfrentam inúmeros desafios (técnicos, sociopolíticos e econômicos) decorrentes da globalização em diversas esferas, como o meio ambiente1. Essas questões influenciam a disseminação global de doenças, diminuindo recursos, aumentando a pobreza e exigindo a responsabilidade de criar sociedades sustentáveis1. Os especialistas em saúde têm o potencial e as habilidades para garantir a viabilidade das comunidades, promovendo estratégias e técnicas de cuidado em larga escala, contribuindo para a melhoria da qualidade de vida das pessoas2. As Nações Unidas destacaram a necessidade de enfrentar esses desafios com a participação ativa de todos os países em seus Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 1. A atuação dos profissionais de saúde pode estar atrelada a muitos dos objetivos propostos. Portanto, aqueles que formam estudantes de saúde devem adquirir abordagens pedagógicas que ajudem os alunos a adquirir as competências que lhes permitirão enfrentar esses novos desafios 1,2.

Dentre as diversas metodologias pedagógicas existentes, a aprendizagem baseada em projetos (ABP)3 destaca-se como uma metodologia que auxilia os alunos a desenvolver as competências necessárias para lidar com segurança e eficácia com os desafios futuros de suasprofissões3. A ABP é uma abordagem pedagógica inovadora que supera as limitações das metodologias tradicionais, transformando o processo de ensino-aprendizagem para tornar os alunos protagonistas de sua própria aprendizagem. Essa mudança ajuda os alunos a adquirir habilidades de resolução de problemas em contextos da vida real4. A ABP baseia-se na produção de questões de pesquisa5 do professor que são incluídas em cenários práticos relacionados à disciplina. Os alunos têm que resolver os problemas em grupos colaborativos. O objetivo final é a aquisição de conhecimentos (conceituais, processuais e atitudinais) por meio do trabalho em grupo na resolução da tarefa ou problema6.

Essa abordagem originou-se nos campos da educação e da psicologia construtivista e, desde esses primórdios, foi adaptada a diferentes disciplinas6. No entanto, a implementação dessa metodologia pode ser afetada pela falta de recursos educacionais e de infraestrutura e, por isso, às vezes é utilizado um modelo híbrido que combina o ensino tradicional com a ABP 7,8. No entanto, esses modelos têm apresentado limitações na experiência de aprendizagem1. Por esse motivo, é importante desenvolver protocolos pedagógicos que orientem e facilitem o uso e a interpretação dessas metodologias. Além disso, nos últimos anos, a metodologia PBL tem sido implementada por meio de plataformas virtuais de aprendizagem - Learning Management Systems (LMS)9 - no que é chamado de Online Project-Based Learning (OPBL)10.

Metodologia de aprendizagem baseada em projetos para estudantes universitários no campo das ciências da saúde
O protocolo é importante para auxiliar os professores a aplicar essas metodologias e interpretar os resultados advindos do processo de ensino e aprendizagem9. O protocolo pode ser utilizado desde o início da escolaridade até o ensino superior e pode ser adaptado a diferentes condições mentais, físicas e socioeconômicas11. O protocolo apresentado tem como foco o trabalho com estudantes universitários das ciências da saúde. O modelo de ensino baseia-se na organização da aprendizagem em torno de projetos elaborados pelo professor, que serve como estímulo inicial, e a partir desse quadro, o aluno torna-se o foco principal de sua própria aprendizagem11. A abordagem é uma forma ativa, abrangente e construtiva de os alunos adquirirem competências básicas (conceituais, processuais e atitudinais) que estão intimamente relacionadas à sua futura prática profissional 4,12.

Os métodos de aprendizagem são combinados para estimular a aquisição de competências cognitivas e metacognitivas relacionadas ao conhecimento conceitual e processual 4,13,14, que contribuem para que os alunos desenvolvam o pensamento crítico, o aumento da motivação para a aprendizagem e a autonomia na tomada de decisões e na resolução de problemas 13 . No entanto, uma das chaves para o sucesso da aplicação dessa metodologia é que os projetos que o professor prepara devem estar diretamente relacionados à prática real, e os alunos devem ter autonomia na forma como abordam os problemas com base em diretrizes iniciais mínimas 4,9. Isso significa que os professores precisam definir claramente as ferramentas de avaliação das competências dos alunos e orientá-los sobre os critérios de avaliação que serão utilizados para moldar a ABP, bem como avaliar o quão bem a avaliação é feita15,16. Além disso, os alunos se beneficiam da colaboração com seus pares para aprender a argumentar e ser assertivo por meio do debate, desenvolvendo habilidades de comunicação e trabalho em equipe 4,16.

O principal objetivo dos estudantes universitários é "aprender a aprender", lidando com os desafios que o professor coloca para facilitar a aquisição dessas competências14 (que serão posteriormente implementadas na futura vida profissional dos alunos). Os resultados da utilização dessa metodologia indicam que ela estimula a autonomia na aprendizagem e resolução de problemas práticos4. Uma vantagem adicional dessa metodologia é que ela é muito eficaz em auxiliar os alunos a adquirir competências, especificamente em ciências da saúde, no ensino on-line e na aprendizagem combinada (b-Learning)17,18,19. Isso se tornou especialmente importante devido à pandemia de COVID-1920,21.

Os elementos comuns da ABP podem ser resumidos da seguinte forma: (1) primeiro, os conceitos relacionados ao projeto são explicados aos alunos (em ambientes de ensino on-line, experiências de aprendizagem invertidas podem ser usadas); (2) o plano do projeto é definido e analisado; (3) uma revisão da teoria de apoio é realizada, e um plano é elaborado para ajudar a compreender o objeto de estudo; (4) são propostos objetivos e perguntas para a abordagem do problema; (5) são formuladas possíveis soluções e avaliadas as opções mais viáveis; (6) estas soluções são implementadas; (7) os resultados são comunicados; (8) a reflexão crítica é conduzida, o feedback é fornecido e o processo é avaliado, incluindo a sugestão de novas perguntas; e (9) o processo é finalizado com a apresentação do trabalho 4,6,13.

Também deve ser mantido em mente que nem todos os alunos respondem da mesma maneira a esse tipo de metodologia. Os alunos que estão mais ativamente envolvidos em sua aprendizagem, os que são pensadores mais críticos e aqueles que têm melhores habilidades de relacionamento interpessoal tendem a alcançar melhores resultados22. Também é possível que os alunos que estão acostumados com as metodologias tradicionais de aprendizagem possam se sentir frustrados. É por isso que os alunos devem receber regras de trabalho claras e um cronograma para a implementação das fases do projeto desde o início8. Como observado acima, a ABP tem sido amplamente utilizada nos cursos de ciências da saúde, e há extensas evidências que a sustentam na literatura 18,23,24. No entanto, alguns aspectos que poderiam ser melhorados foram identificados, que estão relacionados aos seminários de habilidades clínicas e à disseminação da experiência na comunidade científica25,26.

Essa metodologia parece ter melhores resultados para os cursos com maior proporção de estágios (por exemplo, enfermagem vs. medicina, terapia ocupacional versus psicologia ou nutrição)3. Além disso, estudos recentes sugeriram a implementação da metodologia PBL por meio de projetos conjuntos de treinamento entre diferentes graus para trabalhar a interação em contextos reais. O objetivo seria a aquisição de competências multidisciplinares e interdisciplinares27,28. No entanto, para implementar bem esse tipo de metodologia, o corpo docente deve estar qualificado para implementá-la, e os alunos devem desenvolver um pensamento crítico e divergente em relação à prática clínica, especialmente no caso das ciências da saúde 3,15,18,29.

Outro aspecto importante da implementação é a necessidade de avaliar a satisfação dos alunos com o treinamento da metodologia PBL e analisar suas ideias de melhoria 19,30,31. Mais especificamente, tem sido relatado que estudantes de terapia ocupacional têm achado essa metodologia essencial para sua aprendizagem, pois lhes permite aprender a resolver problemas semelhantes aos que enfrentarão em suas vidas profissionais, o que aumenta sua motivação31. Da mesma forma, um estudo longitudinal iniciado em 1993 - no qual um modelo híbrido de ABP foi avaliado em estudantes de terapia ocupacional - demonstrou que os alunos tinham opiniões muito positivas sobre a aprendizagem em grupo para sua futura prática profissional7. Outro estudo com estudantes de terapia ocupacional encontrou alto grau de satisfação com a metodologia. Isso porque os alunos pensam que essa forma de aprender os ajuda a adquirir conhecimento por meio da prática e possibilita que respondam adequadamente em seu trabalho futuro13.

Em resumo, a utilização da metodologia PBL nos cursos de ciências da saúde é fundamental para a aquisição de competências profissionais pelos alunos. Vários estudos têm indicado os passos a serem seguidos para priorizar as intervenções e o desenho dos materiais para alcançar uma aprendizagem efetiva e satisfatória. Portanto, é muito importante monitorar os processos de aprendizagem dos alunos para detectar problemas precoces ou potenciais com a aprendizagem e resolvê-los. Mineração de Dados Educacionais (EDM) e técnicas de análise de métodos mistos devem ser usadas para monitoramento, cujos fundamentos essenciais são discutidos abaixo.

Técnicas de mineração de dados educacionais
Quando os LMSs são usados em modelos de ensino de e-Learning ou b-Learning, uma série de logs ou arquivos de log são gerados que capturam cada uma das interações do aluno e do professor. Esses registros são evidências dos comportamentos de aprendizagem e podem ser analisados usando técnicas de EDM ou Learning Analytics (LA)32. Essas técnicas permitem que o professor aprenda qual interação do aluno existe, quanta interação existe e qual é a qualidade da interação33. Em particular, as técnicas de EDM facilitam a descoberta dos padrões de comportamento de aprendizagem dos alunos e suas interações4. As técnicas de EDM podem ser utilizadas para estudar diferentes perfis35,36 (orientados para estudantes ou orientados para educadores).

O objetivo final é fornecer feedback para a instrução, avaliar a estrutura de conteúdo do curso, analisar elementos que têm sido eficazes nos processos de aprendizagem, classificar o tipo de alunos e identificar necessidades para a orientação e acompanhamento da aprendizagem. Isso ajuda a determinar os padrões de aprendizagem mais comuns de cada aluno e a frequência de erros, que podem ser usados para adaptar as respostas educacionais mais apropriadas. Uma das coisas para as quais as técnicas de EDM podem ser usadas é monitorar os processos de aprendizagem dos alunos para oferecer ajuda apropriada por meio de orientação. As técnicas de EDM incluem técnicas de aprendizagem supervisionada (técnicas de predição ou classificação)37 e técnicas de aprendizagem nãosupervisionada 36 (técnicas de clustering)38. O uso de técnicas de EDM em processos de ensino que incluem metodologias ativas de ensino, como a ABP, tem se mostrado muito eficaz para o estudo do comportamento individual do aluno e do comportamento do aluno em grupos colaborativos10.

A aplicação de técnicas de análise qualitativa assistida por computador
Nas últimas duas décadas, técnicas quantitativas e qualitativas, ou uma combinação das duas, têm sido aplicadas em pesquisas no que tem sido chamado de métodos mistos39. O uso de métodos mistos para análise de dados é especialmente útil quando se lida com problemas complexos de análise, como o monitoramento dos comportamentos de aprendizagem dos alunos. O uso desses métodos permite a transformação de dados qualitativos, como o feedback dos alunos de perguntas abertas em uma pesquisa, em dados qualitativos e a análise dos dados com diferentes técnicas de visualização de dados40. Uma variedade de softwares de análise de dados qualitativos assistidos por computador (ou auxiliados) (CAQDAS) podem ser usados para facilitar a transformação e a análise de dados41.

Um resumo do procedimento de ensino por meio da metodologia PBL, da análise dos comportamentos de aprendizagem, do uso da EDM e das técnicas de análise qualitativa computadorizada é mostrado na Figura 1.

Figure 1
Figura 1: Trabalho de ABP e uso de EDM e técnicas de análise qualitativa computadorizadas. Coleta e processamento de dados aplicando técnicas de EDM e mineração de texto em ambientes de ensino de e-Learning e b-Learning. Abreviaturas: PBL = aprendizagem baseada em projetos; EDM = Mineração de Dados Educacionais; DB = banco de dados; e-Learning = aulas online; b-Learning = aulas mistas (aulas online e físicas). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Três questões de pesquisa foram colocadas neste estudo: RQ1: Existem diferenças significativas nos resultados de aprendizagem e satisfação dos estudantes de ciências da saúde que estudam terapia ocupacional, dependendo se a metodologia PBL é implementada via e-Learning versus b-Learning, considerando os efeitos do conhecimento prévio dos alunos? RQ2: Os clusters de participantes encontrados correspondem aos resultados de aprendizagem, comportamentos de aprendizagem e satisfação percebida em função da modalidade de ensino (e-Learning vs. b-Learning)? RQ3: As sugestões dos alunos para o aprimoramento da metodologia PBL são diferentes dependendo da modalidade de ensino, e-Learning versus b-Learning?

O protocolo a seguir pode ser utilizado por professores da área da saúde e também pode ser modificado para trabalhar com alunos de outras áreas do conhecimento.

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Protocol

Este protocolo foi executado em conformidade com os regulamentos processuais da Comissão de Bioética da Universidade de Burgos (Espanha) número IO 03/2022. Antes de participar, os entrevistados foram plenamente informados dos objetivos da pesquisa e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. Eles não receberam nenhuma compensação financeira por sua participação.

1. Recrutamento de participantes

  1. Recrutar participantes adultos com idade entre 20 anos e 56 anos de idade de dois grupos (estudantes e professores) no ensino superior, especificamente estudantes de graduação em terapia ocupacional.
    NOTA: A Tabela 1 apresenta a lista de alunos desagregados por modalidade de ensino e por idade e sexo. A metodologia PBL foi utilizada em dois períodos diferentes durante a pandemia de COVID-19: o estado de emergência com confinamento total (o ensino teve que ser via e-Learning devido ao confinamento total) e o estado de emergência com confinamento parcial (apenas os alunos que testaram positivo para COVID-19 ou que estiveram em contato direto com alguém com teste positivo foram confinados; neste caso, b-Aprendizagem foi aplicada).

Tabela 1: Características da amostra. Características da amostra (idade, sexo) em ambos os grupos (método de ensino e-Learning vs. método de ensino b-Learning). Abreviaturas: e-Learning = aulas online; b-Learning = aulas mistas (aulas online e físicas); M idade =Média de idade; DP idade=Idade do desvio padrão. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

2. Procedimento experimental

  1. Sessão 1: Coleta de consentimentos e briefing dos participantes
    1. Coletar consentimento informado, dados pessoais e conhecimento de fundo.
    2. Durante a primeira semana de aula, informar os formandos sobre os objetivos do estudo e sobre a recolha, tratamento e armazenamento de dados. Se os alunos concordarem em participar, peça-lhes que assinem um termo de consentimento livre e esclarecido.
      NOTA: A participação neste estudo foi voluntária e não houve compensação financeira. Esse aspecto garante a motivação para a execução da tarefa livre de condicionantes econômicos.
  2. Sessão 2: Avaliar o conhecimento prévio dos alunos
    1. Durante a primeira semana de ensino, peça aos alunos que preencham um questionário sobre seu conhecimento prévio dos conceitos centrais do assunto. Registre as respostas às questões fechadas de forma dicotômica ou em uma escala do tipo Likert de 1 a 5 (Tabela 2).
      NOTA: O questionário de conhecimento prévio contém questões fechadas relacionadas à metodologia a ser aplicada no assunto, que, neste caso, inclui assistentes de voz personalizados para relatar eventos do curso, sistemas de feedback automático orientados a processos, laboratórios virtuais, experiências em sala de aula invertida e ABP. O questionário foi aplicado anonimamente por meio da plataforma de aprendizagem UBUVirtual, que é um ambiente Moodle (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment) e foi preenchido pelos alunos on-line. O questionário deste estudo apresentou índice de confiabilidade alfa de Cronbach de α = 0,88 para a escala geral e α = 0,87-0,89 para cada um dos itens se o item fosse removido. O questionário também inclui uma pergunta aberta sobre a motivação do aluno em relação ao assunto.
  3. Sessão 3: Informar os alunos sobre a metodologia de ensino baseada em projetos e os diferentes recursos a serem utilizados
    1. Forneça aos alunos um guia de como o PBL será entregue, bem como rubricas para a avaliação do projeto e a apresentação do projeto.
    2. Informe os alunos sobre os recursos avançados de tecnologia de aprendizagem disponíveis (assistentes de voz inteligentes, feedback personalizado orientado para o processo, laboratórios virtuais, questionários com feedback sobre a qualificação, experiências de sala de aula invertida e experiências PBL).
      NOTA: Os alunos têm acesso a um documento detalhando a metodologia PBL (ver Apêndice 1 do Material Suplementar) e duas rubricas para a realização do projeto e apresentá-lo (ver Apêndice 2 do Material Suplementar).
      1. Certifique-se de que, no grupo de e-Learning, os alunos sejam assistidos por um assistente de voz inteligente que os informe sobre os eventos do curso.
      2. No grupo b-Learning, não utilize este recurso, mas peça aos participantes que realizem o projeto num laboratório de simulação física e não apenas virtualmente, como no caso do grupo de e-learning.
  4. Sessão 4: Escolha do estudo de caso
    1. Organize os alunos em grupos de dois a cinco participantes e peça a cada grupo que escolha entre uma série de casos práticos relacionados a diferentes distúrbios do desenvolvimento (físicos, psicológicos ou sensoriais) em crianças de 0 a 6 anos.
      NOTA: Os estudos de caso incluem dados da história clínica (um exemplo pode ser encontrado no Apêndice 3 do Material Suplementar).
  5. Sessão 5: Descrição do âmbito da intervenção do projecto
    1. Peça a cada grupo que prepare uma introdução descrevendo o tipo de serviço no qual eles implementarão seu projeto (eles podem escolher entre uma intervenção no campo da saúde, educação, grupos de pacientes ou serviços privados no âmbito do atendimento precoce).
      NOTA: Os alunos elaboram os trabalhos de forma criativa; alguns exemplos podem ser consultados no Apêndice 4 do Material Suplementar.
  6. Sessão 6: Descrição dos profissionais que atuam na área de intervenção
    1. Peça a cada grupo que descreva o papel dos profissionais que irão intervir, bem como a estrutura de relacionamento que será aplicada, incentivando o trabalho interdisciplinar.
  7. Sessão 7: Descrição do estudo de caso de intervenção
    1. Peça a cada grupo que descreva as características da patologia ou distúrbio do desenvolvimento.
  8. Sessão 8: Criação do programa de intervenção
    1. Peça a cada grupo que prepare várias fases dentro do programa de intervenção que abordem os seguintes elementos: uma avaliação inicial do usuário, os indicadores de avaliação propostos com base nos resultados da avaliação inicial, o procedimento de intervenção proposto para alcançar o desenvolvimento de habilidades ou comportamentos em crianças, os materiais necessários para a intervenção, uma proposta das atividades de generalização, e um plano de acompanhamento da intervenção.
      1. Em laboratórios virtuais, peça ao professor que ajude os alunos do grupo de e-Learning.
        NOTA. Para obter um exemplo da ajuda fornecida aos alunos de e-Learning em laboratórios virtuais, consulte o Apêndice 5 do Material Suplementar.
      2. Realize esta parte do projeto através de aulas práticas no centro de simulação para o grupo b-Learning.
  9. Sessão 9: Produção de um documento de projeto
    1. Peça a cada grupo que forneça um documento explicando o projeto criado para o caso prático escolhido.
      NOTA: O projeto é avaliado usando a rubrica de avaliação de desenvolvimento do projeto (consulte o Apêndice 2 do Material Suplementar).
  10. Sessão 10: Apresentação do projeto
    1. Peça a cada grupo que apresente o projeto sobre o caso prático que escolheram.
      NOTA: A apresentação é dada aos seus colegas de classe e ao professor.
    2. Avalie a apresentação. Realizar a avaliação da apresentação de acordo com a rubrica de avaliação da apresentação (ver Apêndice 2 do Material Suplementar).
  11. Sessão 11: Acompanhamento do trabalho dos alunos
    1. Avaliar a interação dos grupos de alunos na plataforma UBUVirtual por meio da ferramenta de monitoramento do comportamento dos alunos41 , que permite analisar a interação dos alunos individualmente (Figura 2) e em grupos (Figura 3).
    2. Para executar a análise de grupo: Clique no ícone de grupo > Grupo 01 > Selecionar todos os logs de >. Selecione Componentes > Selecionar Todos apontando no Visual Analytics e, em seguida, selecione Mapa de calor. Isso gerará um mapa de calor que permitirá que a interação seja analisada individualmente, como mostra a Figura 2.
    3. Para executar a análise individual: clique em Selecionar Todas as Comparações >. Selecione Logs > componentes. Em seguida, clique em Selecionar tudo apontando no Visual Analytics e selecione Mapa de calor. Isso gerará um mapa de calor que permite que a interação seja analisada como um grupo, como mostra a Figura 3.
    4. Use a ferramenta para determinar quais interações cada aluno tem individualmente (Figura 4) e dentro de um grupo (siga as etapas 2.11.2 e 2.11.3).
  12. Sessão 12: Avaliação da satisfação dos alunos com a aprendizagem baseada em projetos
    1. Peça a cada aluno que preencha uma pesquisa de opinião sobre sua satisfação com o trabalho de ABP no final do curso (Tabela 3).
      NOTA: A pesquisa de satisfação PBL consiste em 17 perguntas de resposta fechada medidas em uma escala do tipo Likert de 1 a 5 e duas perguntas de resposta aberta. O índice de confiabilidade alfa de Cronbach neste estudo foi α = 0,89 para a escala geral e α = 0,88-0,91 para cada item se o item fosse removido.
  13. Sessão 13: Análise de dados
    1. Para a primeira questão (RQ1: Existem diferenças significativas nos resultados de aprendizagem e satisfação dos estudantes de ciências da saúde que estudam terapia ocupacional, dependendo se a metodologia PBL é implementada via e-Learning versus b-Learning, considerando os efeitos do conhecimento prévio dos alunos?), importe todos os dados da planilha para o programa estatístico, SPSS42 : elaboração do PBL (LOEPBL), apresentação do PBL (LOEXPBL), resultados de aprendizagem total (LOT), obtenção de acesso ao LMS (LMSA), satisfação dos alunos com o ensino (SPBL), a variável independente (o tipo de modalidade de e-Learning, ou seja, ano de implantação do ensino, e a covariável (conhecimento prévio).
      1. Faça isso tanto para os grupos de modalidades de ensino de e-Learning versus b-Learning (durante o primeiro ano da pandemia de COVID-19 com ensino on-line) quanto para o b-Learning (durante o segundo ano da pandemia de COVID-19 com ensino misto, em parte presencial e em parte on-line).
      2. Realizar uma ANCOVA com efeitos fixos (modalidade de ensino: e-Learning vs. b-Learning) e a covariável (conhecimento prévio).
      3. Selecione Análise Multivariada e inclua as variáveis dependentes (LOEPBL, LOEXPBL, LOT, LMSA e SPBL), a variável independente (o tipo de modalidade de ensino para b-Learning) e a covariável (conhecimento prévio).
      4. Estime as médias marginais e realize a análise ANCOVA pressionando o botão OK .
    2. Para a segunda questão (RQ2: Os clusters de participantes encontrados correspondem aos resultados de aprendizagem, comportamentos de aprendizagem e satisfação percebida em função da modalidade de ensino [e-Learning vs. b-Learning]?), execute as seguintes etapas:
      1. Selecione Significa análise de cluster e, em seguida, as variáveis LOEPBL, LOEXPBL, LOT, LMSA e SPBL. Em seguida, selecione Associação de Cluster e, em seguida, pause muito ligeiramente, clique em Contínuo e pause muito ligeiramente novamente. Selecione Centros de cluster iniciais > tabela ANOVA > informações de cluster para cada caso. Em seguida, selecione Continuar.
      2. Selecione a tabela cruzada entre os dados encontrados para a associação ao cluster e os grupos de modalidades de ensino e-Learning versus b-Learning. Para Linha, selecione a Variável Ano (o tipo de modalidade de e-Learning, ou seja, ano de implementação do ensino). Em Coluna, selecione o Número do Cluster do caso.
      3. Execute uma análise de cluster usando o software de visualização. Para fazer isso, importe os dados para o software de visualização e selecione Mapa de calor > Radviz. Implementar a visualização dos clusters com as diferentes variáveis estudadas no que diz respeito à relação com a modalidade de ensino utilizada.
        NOTA: O software livre de mineração de dados43 (ver Tabela de Materiais) foi utilizado para esta análise.
    3. Para a terceira questão (RQ3: As sugestões dos alunos para o aprimoramento da metodologia PBL são diferentes dependendo da modalidade de ensino, e-Learning versus b-Learning?), execute as seguintes etapas.
      1. Realizar uma análise qualitativa das respostas abertas encontradas na escala de satisfação PBL13 para os dois grupos de e-Learning versus b-Learning utilizando um software de análise qualitativa de dados44. Importar as respostas para as perguntas abertas obtidas sobre a satisfação dos alunos com o ensino (SPBL) para o software.
      2. Selecione Categorizando as respostas dos alunos nas duas modalidades de ensino, e-Learning versus b-Learning.
      3. Selecione a análise do grupo Documento (modalidade de ensino: e-Learning vs. b-Learning).
      4. Selecione Diagrama de Sankey.
      5. Exporte os resultados para um software de planilha.
        NOTA: Primeiramente, as respostas às questões abertas foram categorizadas em cada grupo de modalidade de ensino (e-Learning vs. b-Learning), e uma análise de frequência foi realizada nas respostas por grupo e categorização. Os resultados foram visualizados por meio de um diagrama de Sankey. Isso foi feito por meio de um software de análise qualitativa de dados44 (ver Tabela de Materiais)

Tabela 2: Questionário de conhecimento prévio13. Perguntas abertas e fechadas do questionário de conhecimento prévio. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 3: Escala de satisfação com a ABP13. Questões abertas e fechadas da escala de satisfação PBL. Abreviação: PBL = aprendizagem baseada em projetos. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Figure 2
Figura 2: Análise do comportamento de um único aluno na plataforma UBUVirtual. Mapa de calor dos comportamentos realizados pelo aluno na plataforma virtual de aprendizagem. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: Análise de todos os comportamentos dos alunos na plataforma UBUVirtual. Análise dos comportamentos de aprendizagem realizados pelos alunos na plataforma virtual de aprendizagem no que diz respeito à conclusão da tarefa. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4: Análise do comportamento dos alunos em um grupo na plataforma UBUVirtual. Análise dos comportamentos de aprendizagem realizados pelos alunos em grupos de trabalho na plataforma virtual de aprendizagem no que diz respeito à conclusão das tarefas. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Representative Results

Os 98 participantes recrutados para o presente estudo foram estudantes de graduação em terapia ocupacional com idade entre 21 e 56 anos (Tabela 1). O protocolo foi testado ao longo de 2 anos acadêmicos na Universidade de Burgos. A entrega do protocolo está resumida na Tabela 4.

Tabela 4: Resumo da aplicação do protocolo de aprendizagem baseada em projetos para estudantes universitários. Abreviação: LMS = Learning Management Systems. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

A primeira questão de pesquisa (RQ1) foi a seguinte: existem diferenças significativas nos resultados de aprendizagem e satisfação dos estudantes de ciências da saúde que estudam terapia ocupacional, dependendo se a metodologia PBL é implementada via e-Learning versus b-Learning, considerando os efeitos do conhecimento prévio dos alunos?

Como mostra a Tabela 5 , houve diferenças significativas nos escores de elaboração (LOEPBL), com o grupo de e-Learning pontuando mais. O grupo b-Learning obteve maior pontuação na apresentação (LOEXPBL) e no acesso LMS (LMSA). Não foram encontradas diferenças significativas nos resultados totais de aprendizagem (LOT), e nenhum efeito foi encontrado para o conhecimento prévio como a covariável.

Tabela 5: ANCOVA de um fator de efeitos fixos (modalidade de ensino, e-Learning vs. b-Learning), a covariável (nível de conhecimento prévio) e o valor de efeito, η2. ANCOVA de um fator de efeitos fixos (modalidade de ensino, e-Learning vs. b-Learning), a covariável (nível de conhecimento prévio) e o valor de efeito, η2. Abreviaturas: PBL = aprendizagem baseada em projetos; LOEPBL = elaboração de ABP; LOEXPBL = apresentação da ABP; LOT = resultados totais de aprendizagem; LMS = Sistemas de Gestão da Aprendizagem; LMSA = acesso LMS; SPBL = satisfação com PBL; e-Learning = aulas online; b-Learning = aulas mistas (aulas online e físicas); M = média; DP = desvio padrão; ANCOVA = análise de covariância. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

A segunda questão de pesquisa (QR2) foi a seguinte: os clusters de participantes encontrados correspondem aos resultados de aprendizagem, comportamentos de aprendizagem e satisfação percebida em função da modalidade de ensino (e-Learning vs. b-Learning)?

Foram encontrados dois clusters nos quais foram detectadas diferenças nas diferentes variáveis, mas não foi possível estabelecer que um foi superior ao outro em todas as variáveis (Tabela 6).

Tabela 6: Centros de cluster finais. Abreviaturas: PBL = aprendizagem baseada em projetos; LOEPBL = elaboração de ABP; LOEXPBL = apresentação da ABP; LOT = resultados totais de aprendizagem; LMS = Sistemas de Gestão da Aprendizagem; LMSA = acesso LMS; SPBL = satisfação com PBL. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Posteriormente, foi elaborada uma tabela cruzada entre os valores dos clusters de pertencimento atribuídos a cada participante em relação à variável modalidade de ensino (e-Learning vs. b-Learning) (Tabela 6) e o percentual de pertencimento a cada um dos grupos. Obteve-se um coeficiente de contingência de C = 0,40, p < 0,001 (Tabela 7).

Tabela 7: Tabulação cruzada do participante por número de agrupamento Abreviaturas: e-Learning = aulas online; b-Learning = aulas mistas (aulas online e físicas). Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Além disso, foi realizada uma ANOVA entre os clusters para as variáveis de elaboração (LOEPBL), apresentação (LOEXPBL), resultados totais de aprendizagem (LOT), acesso ao LMS (LMSA) e satisfação dos alunos com o ensino (SLPBL). Foram encontradas diferenças significativas na apresentação (LOEXPBL, p = 0,03) e no acesso ao LMS (LMSA, p < 0,001) (ver Tabela 8).

Tabela 8: Clusters ANOVA. Abreviaturas: PBL = aprendizagem baseada em projetos; LOEPBL = elaboração de ABP; LOEXPBL = apresentação da ABP; LOT = resultados totais de aprendizagem; LMS = Sistemas de Gestão da Aprendizagem; LMSA = acesso LMS; SPBL = satisfação com PBL; df = graus de liberdade; ANOVA = análise de variância. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

A análise visual de cluster foi realizada por meio da técnica k-means utilizando o software de visualização43, tomando como variável a modalidade de ensino, e-Learning versus b-Learning em relação às diferentes variáveis estudadas: elaboração (LOEPBL), apresentação (LOEXPBL), resultados totais de aprendizagem (LOT), acesso ao LMS (LMSA) e satisfação dos alunos com o ensino (SPBL) (Figura 5).

Figure 5
Figura 5: Análise de agrupamento das variáveis LOEPBL, LOEXPBL, LOT, LMSA e SPBL em relação à variável "Modalidade de ensino, e-Learning versus b-Learning". Visualização dos clusters encontrados com relação às variáveis LOEPBL, LOEXPBL, LOT, LMSA e SPBL. Abreviaturas: PBL = aprendizagem baseada em projetos; LOEPBL = elaboração de ABP; LOEXPBL = apresentação da ABP; LOT = resultados totais de aprendizagem; LMS = Sistemas de Gestão da Aprendizagem; LMSA = acesso LMS; SPBL = satisfação com PBL; e-Learning = aulas online; b-Learning = aulas mistas (aulas online e físicas). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Em seguida, foi construído um mapa de calor para o comportamento das variáveis nos clusters. Maior discriminação foi encontrada no cluster 1 (os alunos incluídos neste cluster tiveram menos acesso à plataforma virtual de aprendizagem) e no cluster 2 (os alunos incluídos neste cluster tiveram mais acesso à plataforma virtual de aprendizagem) nos comportamentos dos alunos na plataforma virtual de aprendizagem (UBUVirtual é uma plataforma virtual de aprendizagem baseada no Moodle) e no tipo de ensino (e-Learning vs. b-Learning) (Figura 6).

Figure 6
Figura 6: Visualização do mapa de calor dos clusters nas variáveis LOEPBL, LOEXPBL, LOT, LMSA e SPBL. Abreviaturas: PBL = aprendizagem baseada em projetos; LOEPBL = elaboração de ABP; LOEXPBL = apresentação da ABP; LOT = resultados totais de aprendizagem; LMS = Sistemas de Gestão da Aprendizagem; LMSA = acesso LMS; SPBL = satisfação com PBL. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

A terceira questão de pesquisa (RQ3) foi a seguinte: as sugestões dos alunos para o aprimoramento da metodologia PBL são diferentes dependendo da modalidade de ensino (e-Learning vs. b-Learning)?

As respostas foram categorizadas em dois grupos, os grupos e-Learning versus b-Learning, utilizando-se o software de análise qualitativa de dados44. As frequências por código de categorização são apresentadas na Tabela 9, e a Figura 7 mostra uma análise das respostas dos alunos nos dois grupos, aplicando um diagrama de Sankey.

Tabela 9: Análise de frequência das respostas categorizadas dos alunos dos dois grupos de intervenção (Grupo 1, ensino de e-Learning, e Grupo 2, ensino de b-Learning). Abreviaturas: e-Learning = aulas online; b-Learning = aulas mistas (aulas online e físicas). Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Figure 7
Figura 7: Gráfico Sankey das respostas categorizadas nos dois grupos de intervenção (Grupo 1, ensino de e-Learning, e Grupo 2, ensino de b-Learning). Gráfico de Sankey das respostas categorizadas nos dois grupos de intervenção. Abreviaturas: e-Learning = aulas online; b-Learning = aulas mistas (aulas online e físicas). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Como esses resultados indicam que as sugestões para a melhoria do ensino foram diferentes dependendo se o ensino foi via e-Learning ou b-Learning? Os alunos de ambos os grupos concordaram que o ensino tinha sido satisfatório. No entanto, o grupo b-Learning observou a importância do uso do centro de simulação e seu desejo de prática real com crianças, aumentando assim o ensino na prática em sala de aula. A modalidade de ensino utilizada (e-Learning vs. b-Learning) levou a diferenças nos resultados da aplicação da metodologia PBL.

Mais especificamente, os alunos do grupo de e-Learning obtiveram maior pontuação na execução do projeto, enquanto o grupo de b-Learning obteve maior pontuação na apresentação do projeto. Houve também um maior acesso à plataforma virtual no grupo b-Learning. Foram encontrados dois clusters, com o cluster 2 apresentando melhores resultados em todas as variáveis estudadas, com exceção de duas (desfechos totais de aprendizagem, para os quais os resultados foram os mesmos entre os dois grupos, e satisfação com a metodologia de ensino, para a qual os resultados foram muito semelhantes em ambos os grupos).

Da mesma forma, no grupo e-Learning, 82,6% dos alunos estavam no cluster 1 e 17,39% no cluster 2. No grupo b-Learning, 59,62% estavam no cluster 2 e 40,38% no cluster 1. Portanto, pode-se concluir que a modalidade de ensino utilizada parece ter um efeito sobre os resultados de aprendizagem do aluno e a atividade do aluno no LMS, sendo o b-Learning mais eficaz do que o e-Learning na apresentação do projeto e a atividade do aluno no LMS. Em contraste, o e-Learning parece ser mais eficaz no que diz respeito à criação do projeto. No entanto, a metodologia PBL é muito eficaz em ambos os casos, uma vez que as médias dos resultados finais de aprendizagem foram elevadas em ambos os grupos com variabilidade muito baixa (média de e-Learning = 8,89, desvio padrão = 0,48; média de b-Learning = 8,65, desvio padrão = 0,92). Além disso, a satisfação foi muito alta em ambas as modalidades, não havendo diferenças significativas entre os grupos.

Esses resultados corroboram a primeira questão do RQ1 e indicam as direções para futuras pesquisas examinarem esses aspectos mais profundamente. As diferenças apontadas acima também podem ser observadas pela análise dos dados qualitativos referentes à satisfação dos alunos dentro das duas modalidades de ensino. É importante lembrar que o e-Learning foi entregue no momento mais crítico do estado de emergência devido à COVID-19, durante o qual nem o ensino presencial nem o ensino misto puderam ser realizados. As avaliações dos alunos sobre como a metodologia PBL foi implementada na modalidade online mostraram que ela foi muito satisfatória, pois permitiu que eles continuassem sua formação de forma próxima do normal e a relacionassem com sua prática profissional. Talvez seja por isso que o grupo de e-Learning não fez muitas sugestões de melhorias. Em contraste, o grupo b-Learning, que foi ensinado durante o segundo ano da pandemia, sentiu que a metodologia PBL transmitida através do LMS e no centro de simulação presencial foi benéfica para a sua formação. No entanto, esse grupo sugeriu muito mais ideias de melhorias no ensino, que estavam focadas principalmente no aumento das aulas presenciais, especificamente em termos de atividades práticas com usuários reais.

Material Suplementar Apêndice 1. Isso inclui a Tabela 1 e a Tabela 2. (Tabela 1) Documento que inclui a relação entre estratégias metacognitivas, subestratégias e as atividades para desenvolvê-las. A aprendizagem baseada em projetos é descrita a partir do estado atual do campo. Além disso, são apresentadas informações sobre a relação entre as etapas da ABP e o desenvolvimento de diferentes estratégias metacognitivas. Este é um documento muito útil para os professores que querem aplicar esta metodologia educacional. (Tabela 2) Rubrica para a avaliação do processo de resolução do projeto. Uma rubrica é apresentada para monitorar o processo de desenvolvimento do projeto com relação ao uso de diferentes estratégias metacognitivas. Clique aqui para baixar este arquivo.

Material Suplementar Apêndice 2: Isso inclui a Tabela 1 e a Tabela 2. (Tabela 1) Rubrica para a avaliação da apresentação do PBL. Uma rubrica é apresentada para a avaliação do processo de desenvolvimento do projeto no que diz respeito à apresentação e defesa do projeto. (Tabela 2) Rubrica para a avaliação da elaboração do PBL. Uma rubrica é apresentada para a avaliação do processo de desenvolvimento do projeto no que diz respeito à avaliação do projeto. Clique aqui para baixar este arquivo.

Material Suplementar Apêndice 3: Um exemplo de um estudo de caso. Clique aqui para baixar este arquivo.

Material Suplementar Apêndice 4: Exemplos de trabalhos produzidos pelos alunos. Clique aqui para baixar este arquivo.

Material Suplementar Apêndice 5: Exemplos dos laboratórios virtuais desenvolvidos. Clique aqui para baixar este arquivo.

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Discussion

Este estudo leva à conclusão de que a modalidade de ensino (e-Learning vs. b-Learning) pode afetar os resultados em diferentes elementos da ABP17,18. Em estudos futuros, esse aspecto será explorado com maior profundidade para verificar se o mesmo padrão é encontrado com alunos de outros cursos (particularmente ciências da saúde), uma vez que este é o assunto deste protocolo. Em contrapartida, não foram encontradas diferenças nos resultados totais de aprendizagem ou na satisfação dos alunos com a metodologia de ensino. Isso está de acordo com resultados de outros estudos 4,13,14,15,18,29.

Em síntese, o uso de uma metodologia de ensino de ABP tem se mostrado eficaz tanto para os resultados de aprendizagem dos alunos quanto para sua motivação para a aprendizagem, o que é consistente com os achados de outros estudos 2,3,4. No entanto, os alunos do grupo b-Learning manifestaram interesse em um ensino mais presencial. Esse aspecto corrobora o uso híbrido da metodologia8. Da mesma forma, os alunos de ambos os grupos apreciaram que essa metodologia os orienta para os aspectos práticos de sua profissão 4,13. Verificou-se também que a situação social em que o ensino foi ministrado afetou a satisfação dos alunos e as reflexões críticas sobre sua aprendizagem. O aprendizado foi mais participativo na segunda parte da pandemia, onde houve maiores possibilidades de aprendizagem presencial 4,14,15,18,29. Verificou-se que nem todos os alunos responderam da mesma forma ou experimentaram a mesma quantidade de participação22. Esse é um aspecto importante a ser considerado pelos professores no que diz respeito ao uso dessa metodologia, e o apoio à metodologia requer professores com competências digitais, juntamente com o uso de técnicas de EDM 32,33,36 e a análise das respostas abertas dos alunos usando técnicas mistas 39,40,41.

Por fim, uma limitação deste estudo está relacionada à metodologia PBL, que foi utilizada apenas com estudantes que estudavam para uma única graduação-terapia ocupacional. A metodologia não foi implementada com desenhos de ensino multi ou interdisciplinares31.

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Disclosures

As autorizações para gravação das imagens e vídeos apresentados neste trabalho estão anexadas.

Um modelo de uma suposição prática que é aplicada no trabalho com PBL também está anexado (ver Supplementary Material Appendix 3: An example of a case study). Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Acknowledgments

O estudo foi realizado no âmbito do projeto de investigação "SmartLearnUni", financiado pelo Ministério da Ciência e Inovação 2020 I+D+i Projects - RTI Type B. Referência: PID2020-117111RB-I00. Os autores também reconhecem com gratidão a colaboração dos estudantes de ciências da saúde da Universidade de Burgos, especialmente os estudantes que estudam para seus cursos de Terapia Ocupacional e Enfermagem.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Atlas.ti v.9 Atlas.ti
Orange v. 3.30 Orange
SPSS v.24 SPSS
UBUVirtual UBU

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Sáiz-Manzanares, M. C., Alonso-Martínez, L., Calvo Rodríguez, A., Martin, C. Project-Based Learning Guidelines for Health Sciences Students: An Analysis with Data Mining and Qualitative Techniques. J. Vis. Exp. (190), e63601, doi:10.3791/63601 (2022).

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