Investigação do Uso de Tecnologias Educacionais e Prototipagem Digital no Desenvolvimento do Pensamento Computacional no Ensino de Matemática

Descrição

O presente projeto de pesquisa tem como objetivo investigar, de forma sistemática, o impacto do uso de tecnologias educacionais e da prototipagem digital no desenvolvimento do pensamento computacional no ensino de Matemática, no contexto do MicroLAB de Matemática Aplicada à Indústria 4.0 do Instituto Federal do Amazonas - Campus Manaus Distrito Industrial. A relevância desta investigação fundamenta-se na necessidade de superação de práticas tradicionais de ensino, ainda centradas na abstração e na memorização, e na incorporação de metodologias que promovam a aprendizagem ativa, a resolução de problemas e o desenvolvimento de competências cognitivas e tecnológicas. Nesse contexto, o projeto busca responder à seguinte questão de pesquisa: em que medida o uso de tecnologias educacionais associadas à prototipagem digital contribui para o desenvolvimento do pensamento computacional aplicado à aprendizagem de conceitos matemáticos? A proposta está alinhada às demandas contemporâneas da Educação Profissional e Tecnológica e às diretrizes de formação científica, ao investigar a integração de ferramentas como programação em blocos (Scratch e Pictoblox), simulação de circuitos eletrônicos (Tinkercad), modelagem e impressão 3D, além da utilização de sistemas embarcados (Arduino, ESP32, Micro:bit, Makey Makey e Raspberry Pi) como mediadores do processo de ensino-aprendizagem. Metodologicamente, trata-se de uma pesquisa aplicada, com abordagem mista (qualitativa e quantitativa), desenvolvida em ambiente educacional real. Serão implementadas sequências didáticas estruturadas no âmbito do MicroLAB, organizadas em etapas progressivas que envolvem programação, simulação, modelagem e integração de sistemas tecnológicos. A prototipagem digital será adotada como eixo metodológico central, permitindo a criação, experimentação, validação e refinamento de soluções em ambientes virtuais, favorecendo processos iterativos de aprendizagem. A coleta de dados será realizada por meio de instrumentos diversificados, incluindo testes diagnósticos e comparativos (pré e pós-intervenção), questionários estruturados, observação sistemática das atividades, registros das produções dos estudantes e análise dos protótipos desenvolvidos. Os dados quantitativos serão tratados por meio de análises estatísticas descritivas e comparativas, enquanto os dados qualitativos serão analisados por meio de categorização temática, buscando identificar evidências do desenvolvimento das habilidades relacionadas ao pensamento computacional, tais como decomposição, reconhecimento de padrões, abstração, elaboração de algoritmos e depuração. Do ponto de vista científico, o projeto pretende produzir evidências empíricas sobre a eficácia do uso de tecnologias educacionais no ensino de Matemática, contribuindo para a consolidação de práticas pedagógicas baseadas em evidências no âmbito da Educação Profissional e Tecnológica. Além disso, prevê-se, dentro das possibilidades, a produção de artigos científicos, resumos para eventos acadêmicos e relatórios técnicos, promovendo a difusão dos resultados obtidos. Como resultados esperados, destacam-se: (i) a identificação de estratégias didáticas eficazes para o desenvolvimento do pensamento computacional; (ii) a sistematização de modelos de aplicação da prototipagem digital no ensino de Matemática; (iii) o fortalecimento da integração entre teoria e prática no processo de aprendizagem; e (iv) a formação de estudantes com competências científicas, tecnológicas e investigativas. Adicionalmente, o projeto contribui para a indissociabilidade entre ensino, pesquisa e extensão, ao articular práticas pedagógicas desenvolvidas no MicroLAB com a produção de conhecimento científico e a formação de recursos humanos qualificados. Dessa forma, a proposta não apenas investiga o uso de tecnologias educacionais no ensino de Matemática, mas também consolida o laboratório como um espaço de referência para pesquisa aplicada, inovação educacional e desenvolvimento científico no IFAM.