A música de salsa encheu o ar quando os alunos entraram na aula de Espanhol I na North Star Academy Washington Park High School, em Newark, em uma manhã recente. Um a um, eles cumprimentaram a professora, Mya Rodriguez-Mendoza, com um "Buenos días" e abriram seus laptops. Mas, em vez de abordar uma aula tradicional, eles mergulharam em algo novo: criar um jogo de perguntas e respostas sobre vocabulário em espanhol usando ferramentas básicas de ciência da computação.

Os alunos estavam aprendendo a usar o Scratch, uma linguagem de programação, para decorar suas próprias paisagens on-line com maçãs virtuais, ursos e outras imagens, chamadas de "sprites". Em seguida, eles acrescentaram perguntas e respostas sobre suas cenas digitais em espanhol. 

"Olha, eu consegui!", exclamou uma aluna que estava lutando para remover uma bola de basquete que não queria mais. "Descobri como esconder o duende!"

Momentos "Aha" como esses são o objetivo de uma iniciativa da Uncommon que visa expandir enormemente o alcance da ciência da computação. Nossa hipótese é que, se ajudarmos os alunos a criar uma identidade em ciência da computação e mostrar a eles que a codificação é para eles - ao torná-la envolvente, acessível e relevante para seus interesses pessoais, eles terão maior probabilidade de fazer um curso de ciência da computação no ensino médio e de buscar como especialização na faculdade.

Podemos testar essa hipótese, graças a um projeto de cinco anos, no valor de $4 milhões de euros, que está sendo desenvolvido em parceria com a empresa. Subsídio para Inovação e Pesquisa em Educação do Departamento de Educação dos EUA. A partir deste ano, a Uncommon está incorporando o pensamento computacional - um amplo conjunto de habilidades que inclui codificação e ciência de dados - em cinco cursos para alunos da nona e décima séries, incluindo História do Mundo Antigo, Biologia, Química e Geometria. O objetivo é garantir que todos os alunos sejam expostos à codificação desde cedo, para que tenham maior probabilidade de optar por aulas avançadas de ciência da computação. Queremos que todos os nossos alunos do ensino médio ganhem confiança nessa área e rejeitem os conceitos errôneos generalizados de que apenas alguns alunos com experiência em tecnologia podem lidar com seu rigor.

A pesquisa mostrou que muitos alunos negros e latinos internalizaram estereótipos negativos que implicam que eles não pertencem à ciência da computação. Em todo o país, apenas 6% dos alunos que fizeram os exames de Ciências da Computação AP eram negros, 16% eram latinos e 31% eram mulheres em 2020, de acordo com um relatório na Code.org, uma organização sem fins lucrativos dedicada à ciência da computação. 

Nossa iniciativa visa combater essas desigualdades e aumentar o número de mulheres e pessoas de cor que ingressam em carreiras lucrativas na área de tecnologia. Prevê-se que o emprego no setor de informática e TI cresça 15% na próxima década, até estimativas federais, com mais de 418.000 vagas abertas anualmente em todo o país. O salário médio anual para esse setor é de O salário médio de um profissional da área de tecnologia ultrapassou $97.000 no ano passado, mais do que o dobro da média de todas as ocupações. Além disso, muitos empregos fora do setor de tecnologia agora exigem familiaridade com habilidades básicas de tecnologia.

A Uncommon incorporará projetos de programação em cursos de educação geral para que os alunos não precisem se auto-selecionar para a ciência da computação para desfrutar de sua imensa satisfação. Nesse estudo controlado e aleatório, um parceiro de pesquisa independente, o Mathematica, escolheu cinco de nossas escolas de ensino médio aleatoriamente para adicionar unidades de pensamento computacional ao currículo básico na nona e décima séries. Todas as nossas nove escolas de ensino médio farão isso a partir do segundo semestre de 2024. 

"Isso renova a maneira como eles pensam" 

A primeira fase de nossa iniciativa foi lançada neste outono com módulos em três classes principais. Os módulos foram projetados para que os alunos trabalhassem em parceria por meio de NearpodO treinamento é um processo de aprendizagem que utiliza vídeos de instruções passo a passo para realizar uma tarefa ao longo de uma semana.

• Os alunos de geometria usaram Arranhão, uma linguagem de codificação baseada em blocos, para criar um aplicativo para visualizar transformações de formas em um plano (ou seja, reflexão, rotação e translação).
• Os alunos de biologia primeiro aprenderam habilidades básicas de análise de dados, como classificação e filtragem de dados, usando um conjunto de dados do Spotify. Em seguida, aplicaram essas habilidades a um grande conjunto de dados sobre acidificação dos oceanos conjunto de dados da National Oceanic and Atmospheric Administration para responder à pergunta sobre como a acidificação dos oceanos afeta a vida marinha.
• Os alunos de espanhol I aprenderam os fundamentos básicos de programação, incluindo variáveis, condicionais e iteração, enquanto criavam seus próprios jogo de perguntas e respostas sobre vocabulário.

Os professores tiveram uma tarde de desenvolvimento profissional e experimentaram as mesmas atividades que seus alunos realizariam. Enfatizamos a importância de manter a positividade, dar o exemplo de resiliência e ajudar os alunos a se verem como solucionadores de problemas capazes de usar a tecnologia para criar suas próprias ferramentas, mesmo que não concluam todas as etapas da tarefa na semana prevista.

Kimberly Arnold, que leciona Espanhol I na Lincoln Park High School em Newark, ficou entusiasmada ao ver o entusiasmo dos alunos. "Vi muitos exemplos de forte envolvimento e alunos querendo usar isso como uma ferramenta não apenas para melhorar o espanhol, mas para mostrar sua própria criatividade", disse ela. "Isso meio que redefine a forma como eles pensar em aprender".

Desmascarando 5 mitos sobre a ciência da computação para todos

Muita coisa ficou clara quando passamos do planejamento para a implementação, e algumas das principais suposições foram rapidamente desmentidas. 

Mito #1: A codificação pareceria mais natural em aulas de ciências ou matemática do que em aulas de humanidades.

• Realidade: A codificação é uma habilidade própria que parece tão nova em geometria quanto em espanhol. De fato, observamos que o envolvimento dos alunos foi maior nas salas de aula em que os professores adotaram essa nova experiência, tanto na forma como a estruturaram para os alunos quanto em sua própria preparação, independentemente da área de conteúdo.

Mito #2: Os módulos assíncronos funcionariam melhor.

• Realidade: A lógica por trás dos módulos assíncronos (que dependem muito de vídeos instrucionais) era tornar as aulas o mais gerenciáveis possível para os professores e criar uma experiência de aprendizado contínua para os alunos. Na prática, foi (compreensivelmente!) difícil para os professores apoiar os alunos que estavam em estágios ligeiramente diferentes e enfrentando desafios únicos - alguns alunos tiveram problemas com o conteúdo de codificação, outros com a navegação no deck do Nearpod e nos vídeos. Descobrimos que a maioria dos professores queria ter uma função mais ativa na instrução, o que lhes permitia apoiar melhor os alunos e adaptar as aulas às suas necessidades.

Mito #3: A conclusão das atividades dos alunos seria uma preparação suficiente para os professores.

• Realidade: Se realmente quisermos que os alunos desenvolvam a autoeficácia em ciência da computação, primeiro temos que ajudar os professores a fazer o mesmo - e isso não pode ser feito em três horas no Zoom. Os dados da pesquisa inicial sugerem que os professores desejavam mais tempo para aprender o conteúdo por conta própria antes de pensar em como apoiar melhor os alunos. Nós precisam encontrar uma maneira de dar a eles tempo e espaço para fazer isso dentro dos limites de um cronograma de ensino e desenvolvimento profissional já lotado.

Mito #4: Os módulos autônomos são a maneira mais eficaz de fornecer conteúdo de pensamento computacional.

• Realidade: Um módulo de uma semana não parece ser suficiente para ajudar os alunos a desenvolver um nível de conforto com uma nova tecnologia e criar artefatos significativos de seu aprendizado. Embora ainda não tenhamos visto a pesquisa com os alunos e os dados do grupo de foco, as observações em sala de aula e as conversas com os professores sugerem que uma abordagem melhor poderia ser a introdução da tecnologia (ou seja, Scratch ou Planilhas Google) durante o primeiro mês do ano letivo e, em seguida, incorporar atividades mais curtas ao longo do ano que permitam que os alunos desenvolvam uma mentalidade de pensamento computacional e pratiquem a habilidade específica (ou seja, codificação ou ciência de dados) para que ela tenha uma probabilidade maior de "aderir".

Mito #5: Todo mundo já sabe o que é codificação e por que os alunos devem aprendê-la. 

• Realidade: Embora a ideia de codificação nas escolas já esteja bastante difundida, com atividades como a Hora do Código sendo comuns e clubes extracurriculares de codificação surgindo todos os dias, a verdade é que muitos alunos (e, principalmente, muitos professores) nunca tiveram uma experiência prática de codificação. Que privilégio, então, criar uma primeira experiência que pode ser poderosa e intelectualmente gratificante! Com esse privilégio, vem a responsabilidade de gerar entusiasmo sobre as possibilidades da codificação - potencialmente usando vídeos como este de code.orge pôsteres de Heróis do CS e outros recursos da Associação de Professores de Ciência da Computação.

Próximas etapas

O feedback inicial de professores e alunos informou algumas mudanças na segunda rodada de módulos, codificação Python em Química e outro Scratch em História do Mundo Antigo, que será lançado nesta primavera. 

• Mudanças nas instruções: Possibilitar mais interação entre professor e aluno, especialmente enquanto os alunos estão se familiarizando com a nova ferramenta ou linguagem de programação. Projetar atividades que incluam "ganhos rápidos" enquanto os alunos estão aprendendo a tecnologia. Incorporar mais oportunidades de criatividade depois que eles dominarem os conceitos básicos. Aproveitamento de vídeos instrutivos para tarefas de programação mais complexas.
• Mudanças no treinamento de professores: Os professores aprenderão o conteúdo básico do pensamento computacional de forma assíncrona, antes do treinamento de 3 horas no Zoom. Na reunião síncrona, eles poderão aprofundar sua própria compreensão do conteúdo e praticar as estratégias de ensino que usarão.

Comemorando as vitórias

Alguns comentários positivos dessa primeira rodada sugerem que, com alguns ajustes significativos, esse modelo pode ser a chave para tornar o pensamento computacional parte do que fazemos na Uncommon. Ver os alunos criando um jogo ou descobrindo por que o gráfico não está sendo exibido como esperado no Planilhas Google mostra que essas atividades desenvolvem suas habilidades de resolução de problemas, além de oferecer aos alunos uma maneira diferente de se envolver com o conteúdo tradicional do curso.

"Gosto de criar um mundo totalmente novo com apenas blocos de código", disse Nia, aluna do nono ano da Lincoln Park. "Sempre fui imaginativa, e é divertido saber que posso ensinar coisas novas às pessoas em meu próprio mundo pessoal."

Apesar de alguns obstáculos na implementação, muitos professores ficaram encantados com os benefícios. Megan Nolan, professora de Geometria no Washington Park, disse que os alunos estavam colaborando com uma intensidade que ela não via desde os lockdowns da Covid. Anntania Emanuel, professora de Biologia da Camden Prep High School, disse que era importante que os alunos aprendessem a aceitar as mudanças e a explorar.

"Essa é uma ferramenta não apenas para que os alunos aprendam sobre codificação, mas também para que aprendam algo novo e saiam do ambiente típico da sala de aula", disse a Sra. Arnold, da Lincoln Park. "Essa é uma maneira prática de os alunos aplicarem o que sabem e, ao mesmo tempo, aplicarem sua própria criatividade."