Stepwise self-explanation: uma abordagem para o aprendizado de linguagens de programação através da auto-explicação de exemplos em vídeo

Abstract

Começar a programar é considerado difícil pela maioria dos estudantes. Normalmente, as disciplinas introdutórias de programação estão relacionadas a altas taxas de reprovação e de evasão. Ensinar programação é considerado um dos grandes desafios da área de educação em computação. Aliado a isso, os estudantes de programação adotam metodologias de estudo que são ineficientes. Eles decoram soluções para os problemas ao invés de entendê-las, estudam de maneira passiva ou superficial e fazem poucos exercícios. Estes estudantes também possuem um tipo de conhecimento dito frágil, que é aquele conhecimento que eles possuem, mas não conseguem aplicar em novas situações ou problemas encontrados. Para minimizar as dificuldades dos iniciantes em programação, os professores devem apresentar o processo de programação aos estudantes, guiando-os durante a construção dos programas. Uma maneira de fazer isso é através da utilização do Stepwise Improvement (FSI), um framework conceitual que descreve a atividade de programação como um processo sistemático e incremental composto pelas atividades de extensão, refinamento e reestruturação. A partir do emprego do FSI para a construção de materiais instrucionais, os estudantes podem aprender programação desenvolvendo pequenos pedaços de código sistemática e incrementalmente. Além disso, os professores devem propor atividades de aprendizado que permitam que os estudantes empreguem metodologias de estudo que sejam mais eficazes. Neste caso, uma atividade de aprendizado considerada eficiente para os estudantes é a auto-explicação. A auto-explicação é uma atividade construtiva que auxilia os estudantes a entender o que está sendo estudado e a construir conhecimento a partir deste material. Auto-explicar durante os momentos de estudo mostrou ser eficiente para estudantes estudando a partir de diferentes materiais instrucionais e em diversas disciplinas. A prática da auto-explicação foi pouco explorada na área de Programação, tendo sido aplicada, por exemplo, no estudo de exemplos apresentados estaticamente aos estudantes. Contudo, a literatura não relata a utilização da auto-explicação para o ensino do processo de construção de programas aos estudantes. No intuito de preencher esta lacuna, o objetivo principal desta tese é propor uma abordagem chamada Stepwise Self-explanation. Nesta abordagem, lançamos mão do FSI para estruturar exemplos trabalhados em vídeo utilizados como material instrucional de cursos introdutórios de programação. Adicionalmente, utilizamos a técnica da auto-explicação como atividade de aprendizagem e como forma de orientar o processo de reflexão dos estudantes. Propusemos duas versões da abordagem, uma versão piloto e uma versão refinada. A versão piloto da abordagem foi avaliada por meio de um experimento piloto com estudantes matriculados no ensino médio e técnico. Os resultados deste experimento mostraram que uma abordagem promissora, mas que precisava de melhorias em sua estrutura. A versão refinada da abordagem foi avaliada por meio de três quase-experimentos com estudantes matriculados no ensino médio, técnico e superior. Os resultados obtidos nestes quase-experimentos foram encorajadores. Eles mostraram que os estudantes que fizeram uso da abordagem cometeram menos erros em seus programas do que os outros estudantes, resultando em um melhor desempenho nos pós-testes. A abordagem também obteve um feedback positivo dos estudantes e dos professores que a avaliaram.