Inteligência Artificial Generativa para melhoria da Formação de Professores de Ciências: Desenvolvimento de quadro de referência

DOI https://doi.org/10.54499/2023.13203.PEX

Referência 2023.13203.PEX

Data de Início do Projeto 2025-02-01 | Data de Fim do Projeto 2026-07-31

Investigador Principal: Margarida Morais Marques 0000-0002-4325-9122

Resumo

A Inteligência Artificial Generativa (IAG) está amplamente divulgada na sociedade. Na ciência, a IAG acelera a produtividade, apoia a criação de ideias e hipóteses, a análise de dados, a conceção de experiências e a redação de artigos, apesar das preocupações com a correção da informação e as questões de autoria e propriedade. Na educação, apresenta oportunidades, como a aprendizagem personalizada e a redução da carga de trabalho dos professores, e desafios, como o equilíbrio entre os benefícios da IAG e as capacidades de resolução de problemas autónoma dos alunos e o risco de reforçar o fosso digital. Logo, os professores devem avaliar as capacidades da IAG, sem esquecer os seus possíveis riscos e impactos indesejáveis na educação e sociedade. O Conhecimento Pedagógico e Tecnológico do Conteúdo (TPACK) é um quadro teórico maduro sobre o conhecimento dos professores para uma integração inteligente e intencional da tecnologia no ensino. Foi recentemente revisto para capacitar os professores a integrar IAG. Esta tecnologia induz uma mudança filosófica na natureza do TPACK, deixando-se de a perceber como uma ferramenta e passando a reconhecê-la como um colaborador não humano e não confiável. Além disso, como a IAG transforma a sociedade, o Conhecimento Contextual (XK) é alargado em termos de âmbito, desde os sistemas escolares imediatos até ao sistema educativo e à sociedade em geral, considerando também os seus efeitos a longo prazo. Porém, este quadro centra-se em O QUE os professores devem saber para tirar partido da IAG de forma eficaz e não no COMO isso pode ser feito, em particular no ensino das ciências. Outros quadros podem ser explorados para compreender a integração da tecnologia em contextos educativos, como o Technology Acceptance Model (TAM) ou o Substitution, Augmentation, Modification, Redefinition (SAMR).

A literatura destaca uma lacuna na exploração da IAG no âmbito da formação inicial de professores de ciências, apesar da necessidade crescente dos professores se familiarizarem com esta tecnologia. A escassez de oportunidades de aprendizagem com IAG na formação inicial de professores torna o desenvolvimento de formação apoiada em IAG prioritário. Assim, o projeto visa  promover condições para que a IAG empodere educadores e aprendentes, através do desenvolvimento de um quadro pedagógico para a integração efetiva da IAG na formação inicial de professores de ciências. O projeto é orientado pela questão de investigação : Como a formação inicial de professores pode integrar IAG no sentido da inovação das práticas para melhorar a aprendizagem dos alunos, adequada ao contexto e aos objetivos específicos do ensino das ciências?

Sob um paradigma pragmático, usam-se  métodos mistos  para conduzir o primeiro ciclo de uma design-based research  para alcançar uma solução prática e uma contribuição teórica relativa a uma intervenção pedagógica para a integração da IAG na formação de professores de ciências. O quadro de referência  baseia-se na literatura  e tem como ponto de partida o TPACK 2023. É negociado entre vários stakeholders de diferentes origens: educação em ciências (por ex., futuros professores e formadores de professores), inteligência artificial (investigadores em ciências da computação) e tecnologia educativa, para garantir a sua adaptação às especificidades da formação inicial de professores de ciências. O quadro de referência é pilotado, com recolha de dados através de observação, entrevistas com participantes no piloto e análise documental de trabalhos produzidos por futuros professores no âmbito do piloto da intervenção de formação de professores sustentada em tecnologia de IAG. Fornece, portanto, provas empíricas da eficácia do quadro de referência e sinaliza elementos para melhoria futura, apoiando a construção de um quadro de referência robusto.

O projeto engloba investigação e formação, sendo a sua exequibilidade apoiada por uma equipa multidisciplinar de três unidades de investigação com know-how em educação em ciências, formação de professores de ciências, tecnologia educativa e inteligência artificial. O projeto prevê dois resultados principais: 1) quadro pedagógico de referência – um quadro pedagógico baseado na literatura, adaptado para a integração eficaz e ética de IAG na formação inicial de professores de ciências, com orientações para stakeholders na dimensão processual (COMO), tendo em conta fatores contextuais; e 2) intervenção de base tecnológica – uma intervenção de formação inicial de professores de ciências que integre IAG tendo em vista a inovação das práticas e a melhoria da aprendizagem dos alunos. A novidade do projeto reside na sua abordagem abrangente e orientada para os stakeholders, no sentido do desenvolvimento de um quadro prático e ético para a integração de IAG na formação inicial de professores de ciências, promovendo assim a inovação nas práticas de educação científica e apoiando a melhoria do desempenho dos alunos.

Instituições Principais

Universidade de Aveiro (UA)

Financiamento