Tecnologia na educação: uma visão geral

A tecnologia está em toda parte na educação: as escolas públicas dos Estados Unidos agora fornecem pelo menos um computador para cada cinco alunos. Eles gastam mais de US $ 3 bilhões por ano em conteúdo digital. Liderado pelo governo federal, o país está em meio a um enorme esforço para disponibilizar recursos de ensino on-line e de alta velocidade acessíveis até mesmo para as escolas mais rurais e remotas. E em 2015-16, pela primeira vez, mais testes padronizados estatais para as séries elementares e médias serão administrados via tecnologia do que por papel e lápis.

Para acompanhar o que está mudando (e o que não está), os observadores precisam saber onde procurar.

Há uma indústria de tecnologia de ponta em expansão, com titãs corporativos e pequenas startups competindo por uma fatia de um mercado anual de hardware e software de mais de US $ 8 bilhões. Muita atenção também é dada aos “early adopters” – os distritos, escolas e professores que estão fazendo os usos mais engenhosos e eficazes das novas ferramentas à sua disposição.

Mas um corpo significativo de pesquisas também deixou claro que a maioria dos professores demorou a transformar as maneiras como lecionam, apesar do influxo de novas tecnologias em suas salas de aula. Ainda existem evidências limitadas para mostrar que a tecnologia e o aprendizado on-line estão melhorando os resultados de aprendizagem para a maioria dos alunos. E acadêmicos e pais expressaram preocupações sobre distrações digitais, maneiras pelas quais o acesso desigual e o uso da tecnologia podem ampliar as lacunas de desempenho e muito mais.

Legisladores estaduais e federais, enquanto isso, lutaram nos últimos anos com a realidade de que novas tecnologias também apresentam novos desafios. O aumento do “big data”, por exemplo, levou a novas preocupações sobre como as escolas podem manter as informações confidenciais dos alunos privadas e seguras.

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O que se segue é uma visão geral das grandes tendências, oportunidades e preocupações associadas à tecnologia de sala de aula. Links para recursos adicionais estão incluídos em cada seção para aqueles que gostariam de ir mais fundo.

O que é aprendizado personalizado?

Muitos no campo da tecnologia de ponta vêem as novas tecnologias como ferramentas poderosas para ajudar as escolas a atender às necessidades de populações estudantis cada vez mais diversificadas. A ideia é que os dispositivos digitais, o software e as plataformas de aprendizado ofereçam uma variedade inimaginável de opções para adaptar a educação aos pontos fortes e fracos, interesses e motivações acadêmicas de cada aluno, preferências pessoais e ritmo ideal de aprendizado.

Nos últimos anos, um grupo de organizações, incluindo a Fundação Bill & Melinda Gates, a Fundação Michael e Susan Dell e a EDUCAUSE criaram uma definição de “aprendizado personalizado” que se baseia em quatro pilares:
Cada aluno deve ter um “perfil de aprendiz” que documente seus pontos fortes, pontos fracos, preferências e objetivos;
Cada aluno deve seguir um caminho de aprendizado individualizado que o incentive a definir e gerenciar metas acadêmicas pessoais;
Os alunos devem seguir uma “progressão baseada na competência” que se concentre em sua capacidade de demonstrar o domínio de um tópico, em vez do tempo de assento; e,
Os ambientes de aprendizagem dos alunos devem ser flexíveis e estruturados de forma a apoiar seus objetivos individuais.
Como a tecnologia suporta essa visão?

Em muitas escolas, os alunos recebem dispositivos de computação de propriedade do distrito ou podem trazer seus próprios dispositivos de casa. A ideia é que isso permite o aprendizado “24-7” no horário e local da escolha do aluno.

Os sistemas de gerenciamento de aprendizado, os sistemas de informações dos alunos e outros softwares também são usados ​​para distribuir atribuições, gerenciar cronogramas e comunicações e acompanhar o progresso dos alunos.

E o software e os aplicativos educacionais se tornaram mais “adaptativos”, confiando em tecnologia e algoritmos para determinar não apenas o que um aluno sabe, mas também o seu processo de aprendizagem e até mesmo seu estado emocional.

Apesar de todo o progresso tecnológico, a implementação continua sendo um grande desafio. Escolas e educadores em todo o país continuam a lutar com o papel variável dos professores, como equilibrar modelos flexíveis e “personalizados” com os requisitos de responsabilidade estadual e federal que eles ainda precisam atender, e o desafio cultural mais profundo de mudar os hábitos de longa data dos educadores e rotinas.

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Apesar dos investimentos maciços que muitos sistemas escolares estão fazendo, as evidências de que o aprendizado digital personalizado pode melhorar os resultados dos alunos ou as lacunas estreitas de desempenho em escala permanecem dispersas, na melhor das hipóteses.

O que é computação de 1 para 1?

Cada vez mais, as escolas estão se movendo para fornecer aos alunos o seu próprio laptop, netbook ou tablet digital. As escolas compraram mais de 23 milhões de dispositivos para uso em sala de aula somente em 2013 e 2014. Nos últimos anos, os iPads e os Chromebooks (laptops de baixo custo baseados na Web) surgiram como os dispositivos de escolha para muitas escolas.

Os dois maiores fatores que estimulam o aumento da computação de estudantes 1 para 1 foram os novos mandatos de que os testes padronizados do estado sejam entregues on-line e a ampla adoção dos Padrões Estaduais do Common Core.

Geralmente, a esperança é que colocar os dispositivos nas mãos dos alunos ajudará em alguns ou todos os seguintes objetivos:
Permitir que professores e software forneçam conteúdo e lições mais personalizadas aos alunos, permitindo que os alunos aprendam em seu próprio ritmo e nível de habilidade;
Ajudar os alunos a se tornarem tecnologicamente qualificados e alfabetizados e, assim, melhor preparados para os locais de trabalho modernos;
Capacitar os alunos para um trabalho mais complexo e criativo, permitindo que eles usem aplicativos e ferramentas digitais e online;
Melhorar a administração e gestão de escolas e salas de aula, facilitando a coleta de informações sobre o que os alunos sabem e fizeram;
Melhorar a comunicação entre alunos, professores e pais.
Apesar dos benefícios potenciais, no entanto, muitos distritos tiveram problemas ao tentar implementar iniciativas de computação 1 para 1. Pagar pelos dispositivos pode ser um desafio, especialmente porque a estratégia de emissão de títulos de longo prazo para compras de tecnologia de curto prazo está sendo questionada. Muitos distritos também se depararam com problemas de infra-estrutura (largura de banda insuficiente para suportar todos os alunos que acessam a Internet ao mesmo tempo) e implantação (planejamento inadequado para distribuir e gerenciar milhares de dispositivos).

O problema mais significativo para as escolas que tentam ir de um para um, no entanto, é a falta de visão educacional. Sem uma visão clara de como o ensino e a aprendizagem devem mudar, dizem os especialistas, ir de 1 para 1 muitas vezes equivale a uma abordagem de “espalhar e orar” para distribuir muitos dispositivos e esperar pelo melhor.

Alguns críticos da tecnologia educacional também apontam para um estudo recente da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico, que descobriu que os países onde os estudantes de 15 anos usam computadores mais na sala de aula tiveram o pior desempenho nos testes internacionais de leitura e matemática.

O que é aprendizado misturado?

Em seus termos mais simples, o aprendizado combinado combina lições tradicionais de professor para aluno com instrução baseada em tecnologia.

Muitas escolas e distritos usam um modelo de “rotação”, que é frequentemente visto como um meio eficaz de fornecer aos alunos instruções mais personalizadas e experiências de grupo menores. Em alguns casos, economizar dinheiro (por meio de classes globais maiores, por exemplo) também é uma meta. A premissa básica envolve estudantes que alternam entre as estações on-line e presenciais em diferentes partes do dia. Existem muitas versões dessa abordagem, no entanto: os alunos ficam na sala de aula ou vão a um laboratório de informática?

A instrução on-line cobre o conteúdo principal ou é principalmente para correção? Todos os alunos estão fazendo a mesma coisa on-line ou diferentes alunos têm software e experiências de aprendizado diferentes?

Uma grande tendência para as escolas envolve tentar garantir que o que acontece online esteja ligado ao que acontece durante as interações face a face com os professores. Isso poderia envolver a participação dos professores na seleção do software que os alunos usam, por exemplo, ou em um esforço conjunto para garantir que os programas on-line forneçam aos professores dados que sejam úteis para tomar decisões instrutivas oportunas.

Outra tendência envolve o aumento do acesso dos alunos à Internet fora da escola. Programas robustos de aprendizagem combinada envolvem acesso “a qualquer hora, em qualquer lugar” a conteúdos de aprendizagem para estudantes – um grande desafio em muitas comunidades.

Talvez o maior obstáculo enfrentado pelos educadores interessados ​​no aprendizado misto seja a falta de uma sólida base de pesquisa. A partir de agora, ainda não há provas definitivas de que a aprendizagem combinada funciona (ou não). Embora alguns estudos tenham encontrado resultados encorajadores com programas específicos ou sob certas circunstâncias, a questão de saber se a aprendizagem combinada impacta positivamente a aprendizagem dos alunos ainda tem resposta insatisfatória: “Depende”.

Qual é o status da infraestrutura de tecnologia e da tarifa eletrônica?
A promessa da tecnologia na sala de aula é quase totalmente dependente de infraestrutura confiável. Mas em muitas partes do país, as escolas ainda lutam para obter acesso a Internet de alta velocidade e / ou conectividade sem fio robusta.

Uma rede de distrito escolar típica envolve vários componentes. Em 2014, a Comissão Federal de Comunicações estabeleceu metas de conectividade para algumas das peças:

Uma conexão com a Internet mais ampla fornecida por um provedor de serviços externo ao escritório do distrito (ou outro hub do distrito central).
Meta: 100 megabits por segundo por 1.000 alunos no curto prazo e 1 Gigabit por segundo por 1.000 alunos no longo prazo.
Uma “Wide Area Network” que fornece conexões de rede entre o hub central do distrito e todos os seus campi, prédios de escritórios e outras instalações.
Alvo: Conexões capazes de fornecer 10 Gigabits por segundo para 1.000 alunos.
Redes locais” que fornecem conexões dentro de uma escola, incluindo o equipamento necessário para fornecer o serviço Wi-Fi dentro das salas de aula.
Meta: A FCC recomendou uma pesquisa para determinar uma medida adequada. Muitos defensores da tecnologia escolar pedem conexões internas que suportem computação 1 para 1.
Para apoiar as escolas (e bibliotecas) na construção e pagamento dessas redes, a FCC estabeleceu em 1996 um programa conhecido como taxa E. As taxas das contas telefônicas dos consumidores financiam o programa, que já pagou mais de US $ 30 bilhões desde a sua criação.

Em 2014, a comissão revisou a taxa E, elevando o limite de gasto anual do programa de US $ 2,4 bilhões para US $ 3,9 bilhões e priorizando o suporte a serviços de banda larga e redes sem fio. As mudanças já estavam sendo sentidas a partir do outono de 2015; Depois de declinar constantemente durante anos, o número de escolas e bibliotecas solicitando fundos de taxa E para equipamentos de rede sem fio disparou, com quase todos os candidatos esperados para receber uma parte dos US $ 1,6 bilhão em pedidos relacionados à tecnologia sem fio.

Como parte da reforma da E-taxa, a FCC também aprovou uma série de mudanças regulatórias visando nivelar o campo de jogo para escolas rurais e remotas, que muitas vezes enfrentam duas grandes lutas: acessar os cabos de fibra ótica que os especialistas dizem ser essencial para atender as metas de longo prazo da FCC e encontrar taxas acessíveis.

A infra-estrutura em alguns contextos também pode ser usada para incluir dispositivos de aprendizagem, conteúdo digital e as políticas e diretrizes que determinam como eles devem ser usados ​​nas escolas (como políticas de “uso responsável” e “cidadania digital”) destinadas a garantir que os alunos e a equipe estão usando a tecnologia de forma adequada e apoiando as metas de aprendizado.)

Outro aspecto importante – e muitas vezes negligenciado – da infraestrutura é o que é conhecido como interoperabilidade. Essencialmente, o termo refere-se a padrões e protocolos comuns para formatar e manipular dados para que as informações possam ser compartilhadas entre os programas de software. Diversas estruturas descrevem padrões de interoperabilidade de dados para diferentes propósitos. Muitos esperam ver o campo se basear em padrões comuns nos próximos anos.

Como os testes on-line estão evoluindo?
O maior desenvolvimento nessa frente foi a adoção pelos estados de exames on-line alinhados com os Padrões Estaduais do Common Core. Durante o ano letivo de 2014-15, 10 estados (mais o Distrito de Colúmbia) usaram exames da Parceria para Avaliação da Prontidão para o Colégio e Carreira (PARCC), e 18 estados usaram exames do Consórcio de Avaliação Equilibrada Mais Inteligente, todos entregue principalmente online. Muitos dos outros estados também usaram avaliações on-line.

O ano letivo de 2015-16 será o primeiro em que mais avaliações estaduais exigidas em escolas de ensino médio e fundamental serão entregues via tecnologia, em vez de papel e lápis, de acordo com uma análise recente da EdTech Strategies, uma empresa de consultoria em tecnologia educacional.

Além de cumprir os mandatos legislativos, os benefícios percebidos incluem redução de custos, facilidade de administração e análise e o potencial de empregar tarefas complexas de desempenho.

Mas alguns estados – incluindo Flórida, Minnesota, Montana e Wisconsin – passaram por grandes problemas com testes on-line, desde ataques cibernéticos até problemas de login e erros técnicos. E há evidências crescentes de que os alunos que fazem a versão em papel e lápis de alguns testes importantes têm um desempenho melhor do que os colegas que fazem os mesmos exames on-line, pelo menos a curto prazo.

No entanto, parece provável que os testes online continuarão a crescer – e não apenas para avaliações somativas estaduais. O Departamento de Educação dos EUA, por exemplo, está entre os que pressionam por um uso maior de avaliações formativas aprimoradas tecnologicamente que possam ser usadas para diagnosticar as habilidades dos alunos em tempo quase real. No Plano Nacional de Tecnologia Educacional 2016 do departamento, por exemplo, convoca os estados e distritos a “projetar, desenvolver e implementar painéis de aprendizagem, sistemas de resposta e caminhos de comunicação que proporcionem aos estudantes, educadores, famílias e outras partes interessadas feedback oportuno e acionável. sobre o aprendizado dos alunos para melhorar as práticas de realização e instrução. ”

Como os materiais digitais são usados ​​nas salas de aula?
O conteúdo instrucional digital é a maior fatia do mercado de tecnologia educacional (não hardware) K-12, com vendas anuais de mais de US $ 3 bilhões. Isso inclui aulas digitais de matemática, inglês / artes da linguagem e ciências, além de matérias “especializadas”, como negócios e artes plásticas. O mercado ainda é dominado por editoras gigantescas, como Houghton Mifflin Harcourt e Pearson, que vêm lutando para fazer a transição de seus produtos legados centrados na impressão para ofertas mais digitais.

Mas recém-chegados com produtos únicos ou áreas específicas de especialização fizeram incursões, e alguns aplicativos e serviços on-line também ganharam enorme força dentro das escolas.

Como resultado, muitas escolas usam uma mistura de recursos digitais, divulgando benefícios potenciais como maior capacidade de personalização, maior engajamento entre os alunos, maior capacidade de manter o conteúdo atualizado e atual e maior interatividade e adaptabilidade (ou capacidade de resposta a alunos individuais).

Ainda assim, a transição para materiais instrucionais digitais está acontecendo lentamente, por razões que vão desde o financeiro (para distritos que não puderam comprar dispositivos para todos os alunos, por exemplo) até os técnicos (distritos que não têm infra-estrutura para suporte a todos os alunos que estejam on-line juntos.) A impressão ainda representa cerca de 70% das vendas de materiais instrucionais antes dos K-12 nos Estados Unidos.

O que são recursos educacionais abertos?
Em vez de comprar conteúdo instrucional digital, alguns estados e distritos preferem usar recursos de educação digital “abertos” que sejam licenciados de maneira que possam ser usados ​​livremente, revisados ​​e compartilhados. A tendência parece ser acelerada: o Departamento de Educação dos EUA, por exemplo, está agora incentivando formalmente os distritos a se afastarem dos livros didáticos e em direção a uma maior adoção de REA.

Nova York e Utah lideraram o desenvolvimento de recursos educacionais abertos e incentivaram seu uso pelas escolas. O K-12 OER Collaborative, que inclui 12 estados e várias organizações sem fins lucrativos, também está trabalhando para desenvolver materiais OER.

Os proponentes argumentam que os REA oferecem maior retorno para o investimento, ao mesmo tempo em que dão aos alunos melhor acesso a uma variedade mais ampla de materiais digitais e aos professores mais flexibilidade para personalizar o conteúdo instrucional para salas de aula e alunos individuais. Alguns também acreditam que o uso de REA incentiva a colaboração entre os professores. Preocupações da indústria e outras geralmente focam na qualidade dos materiais abertos, assim como os desafios que os educadores enfrentam ao peneirar recursos únicos e volumosos para encontrar o material certo para cada lição.

Como a educação virtual e o aprendizado a distância estão sendo feitos?
Uma tendência de tecnologia que está sob crescente escrutínio envolve as escolas on-line em tempo integral, especialmente as charters cibernéticas. Cerca de 200.000 estudantes estão matriculados em cerca de 200 escolas charter on-line, administradas de forma independente e geridas de forma independente em 26 estados.

Mas essas escolas foram encontradas para ter um “impacto negativo esmagador” sobre a aprendizagem dos alunos em um conjunto abrangente de estudos divulgados em 2015 por um grupo de organizações de pesquisa, incluindo o Centro de Pesquisa em Resultados da Educação da Universidade de Stanford.

Essa pesquisa não cobriu as mais de duas dúzias de escolas on-line em tempo integral que são estatais, no entanto, nem cobriu as dezenas que são administradas por distritos escolares individuais. Milhares e milhares de estudantes matriculados em escolas tradicionais de tijolo e argamassa também realizam cursos individuais on-line. Cinco estados – Alabama, Arkansas, Flórida, Michigan e Virgínia – agora exigem que os alunos tenham algum aprendizado on-line para se formar. Outros estados, como o Utah, aprovaram leis que encorajam essas opções para os estudantes.

Para muitos estudantes, especialmente aqueles em áreas rurais e remotas, o ensino on-line e a distância pode oferecer acesso a cursos, matérias e professores que, de outra forma, nunca seriam capazes de encontrar. Essas oportunidades também podem beneficiar estudantes avançados e altamente motivados e aqueles com horários e requisitos de viagem incomuns, além de ser uma ferramenta útil para manter as escolas funcionando durante os dias de neve.

Mas até agora, a obtenção de resultados acadêmicos positivos em escala via aprendizagem on-line se mostrou difícil, e muitos observadores expressaram preocupação com a falta de responsabilidade no setor, especialmente no que se refere a gerentes com fins lucrativos de opções on-line.