Abordagem metodológica para o ensino de Arquitetura de Computadores em ambientes não formais
DOI:
https://doi.org/10.5753/rbie.2020.28.0.335Keywords:
Rotação por Estações, Gamificação, Taxonomia dos Objetivos Educacionais, Abordagem Metodológica, Arquitetura de Computadores, Educação não-formal, Ensino de ComputaçãoAbstract
A população brasileira, nos últimos anos, tendo maior contato com máquinas computacionais, precisa compreender o funcionamento dessas máquinas, pois, isso se torna importante para facilitar tarefas do cotidiano como, por exemplo, a aquisição de um computador que atenda às necessidades do indivíduo. Entretanto, para tal, faz-se necessário aprender conceitos da Arquitetura de Computadores, relacionados às características e funcionalidades de hardware de uma máquina computacional, compreendendo as diferenças fundamentais entre componentes físicos e reconhecendo sua utilidade. Tradicionalmente, o ensino de Arquitetura de Computadores é realizado por meio de cursos de graduação ou em cursos técnicos, onde o público-alvo almeja qualificação profissional. Entretanto, raras são as iniciativas de ensino de Arquitetura de Computadores para públicos não iniciados em Computação e sem interesse técnico. O presente trabalho apresenta uma abordagem metodológica para o ensino de Arquitetura de Computadores em ambientes não formais para públicos não iniciados em Computação. Essa abordagem metodológica utiliza-se do Modelo de Rotação por Estações, da Gamificação e da Taxonomia dos Objetivos Educacionais. O público-alvo, deste trabalho, foi de crianças em idade escolar com faixa etária entre 11 a 14 anos. A análise das atividades realizadas demonstrou que a abordagem metodológica foi satisfatória. Os (as) participantes conseguiram atingir os níveis de conhecimento e compreensão do domínio cognitivo e os níveis de recepção, resposta e valorização do domínio afetivo, ambos da Taxonomia dos Objetivos Educacionais. A realização do pré-teste e do pós-teste validam a avaliação realizada pela taxonomia, destacando ganhos em acertos, após a aplicação da abordagem metodológica, de 33 pontos percentuais, em média.
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ACM/AIS/IEEE-CS (2005). Computing curricula 2005 - the overview report. the joint task force on computing curricula IEEE-CS/ACM (Tech. Rep.). Los Alamitos: Author.
Alessandro, A. S. R. D., Dias, K. C. B., Vilela, D. C., & Germano, J. S. E. (2018). Aprendizado híbrido no ensino de ciências - experiência de uso das TIC com rotação por estações em uma turma de 4º ano do ensino fundamental. CIET:EnPED. [GS Search]
Alves, G. J., Gonçalves, D. C. M., Züge, A. P., Beleti Junior, C. R., & Santiago Junior, R. M. (2019). Projeto ""Por dentro do computador"": uma iniciativa de divulgação e popularização da arquitetura de computadores. In E. S. Lisbôa & V. Rosa (Eds.), As tecnologias digitais e o ensino de ciências e de computação na sociedade contemporânea (p. 162-172). Palotina: Booknando Livros. Disponível em: https://hdl.handle.net/1884/60625
Anderson, L. E., Krathwohl, D. E., Airasian, P., Cruikshank, K., Mayer, R., Pintrich, P., . . . Wittrock, M. (2001). A taxonomy for learning, teaching, and assessing: a revision of Bloom’s taxonomy of educational objectives. New York: Longman.
Araujo, L., Santana, B., & Bittencourt, R. (2020). Computação e o mundo: Livro do professor. Feira de Santana: [s.n.].
Araújo, G. H. M., Silva, A. S. C., Carvalho, L. A. S., Silva, J. C., Rodrigues, C. W. M. S., & Oliveira, G. F. (2011). O quiz como recurso didático no processo ensino-aprendizagem em genética. In Anais da 63a reunião anual da SBPC. Goiânia.
Ash, D. (2004). How families use questions at dioramas: Ideas for exhibit design. Curator: The Museum Journal, 47(1), 84-100. 1).[DOI:10.1111/j.2151-6952.2004.tb00367.x][GS Search]
Barion, E., & Melli, N. (2019, 04). Os modelos de rotação por estação e laboratório rotacional no ensino híbrido do curso técnico de informática semipresencial: um novo olhar dentro e fora da sala de aula. In Grandes Temas da Educação Nacional (4th ed., p. 123-131). Belo Horizonte: Atena Editora.[DOI:10.22533/at.ed.34019020412][GS Search]
Beleti Junior, C. R., Valerio, M., Santiago Junior, R. M., Züge, A. P., Silva, E. S. A., Albuquerque, J. B. C., . . . Geremias, J. E. S. (2015). Caminhando por dentro do computador: uma experiência de educação e popularização da ciência e tecnologia. In Anais do 33oseminário de extensão universitária da região sul. Bagé: Unipampa. Disponível em: [link]
Bell, T., Witten, I. H., Fellows, M., Adams, R., & McKenzie, J. (2011). Ensinando ciência da computação sem o uso do computador. Computer Science Unplugged ORG. [GS Search]
Bloom, B. E., Engelhart, M., Furst, E., Hill, W., & Krathwohl, D. (1956). Taxonomy of educational objectives, handbook I: The cognitive domain. New York: David McKay Co Inc.
Borges, E. V. C. L., Andrezza, I. L. P., Falcão, E. l., Silva, G. S., & Silva, H. S. (2012, 01). Seac: Um simulador online para ensino de arquitetura de computadores. In Anais do wscad-weac 2012 - workshop sobre educação em arquitetura de computadores (p. 34-38).[DOI:10.13140/2.1.3581.3764][GS Search]
BRASIL (2017). Base Nacional Comum Curricular. Brasília: MEC. Disponível em: http://basenacionalcomum.mec.gov.br/images/BNCC_20dez_site.pdf
Brox, M., Gersnoviez, A., Montijano, M. A., Herruzo, E., & Moreno, C. D. (2018, June). SICOME 2.0: A teaching simulator for computer architecture. In 2018 XIII technologies applied to electronics teaching conference (taee) (p. 1-7).[DOI:10.1109/TAEE.2018.8476041][GS Search]
Cai, J., Yang, H. H., Gong, D., MacLeod, J., & Jin, Y. (2018). A case study to promote computational thinking: The lab rotation approach. In S. K. Cheung, L.-f. Kwok, K. Kubota, L.-K. Lee, & J. Tokito (Eds.), Blended learning. enhancing learning success (pp. 393– 403). Cham: Springer International Publishing.[DOI:10.1007/978-3-319-94505-7_32][GS Search]
Challco, G., Mizoguchi, R., & Isotani, S. (2016). An ontology framework to apply gamification in cscl scenarios as persuasive technology. Revista Brasileira de Informática na Educação, 24(02), 67.[DOI:10.5753/rbie.2016.24.02.67][GS Search]
Costa, R., Bernardo, A., & Lucena, I. (2018). Incentivando a aprendizagem de arquitetura de computadores em cursos de computação através de um simulador do microprocessador z- 80 com kahoot! Anais do Workshop de Informática na Escola, 24(1), 710.[DOI:10.5753/cbie.wie.2018.710][GS Search]
da Silva, G., Oliveira, L. C., & Fernandes, S. R. (2018). Uso de realidade aumentada para ensino de arquitetura de computadores com MIPS. In Anais do XXVI workshop sobre educação em computação. Porto Alegre, RS, Brasil: SBC.[DOI:10.5753/wei.2018.3531][GS Search]
dos Santos, S. C. (2016). PBL-SEE: An authentic assessment model for PBL-Based software engineering education. IEEE Transactions on Education, 60(2), 120–126.[DOI:10.1109/TE.2016.2604227][GS Search]
Elias, W. J., Silva, J. R. C., & Tiola, F. P. S. (2011, 07). Simulador multiciclo do processador MIPS 32 bits para apoio ao estudo em arquitetura de computadores. RENOTE - Revista Novas Tecnologias na Educação, 9(1).[DOI:10.22456/1679-1916.21988][GS Search]
Esmeraldo, G., & Lisboa, E. B. (2017). Uma ferramenta para exploração do ensino de organização e arquitetura de computadores. International Journal of Computer Architecture Education, 6, 68–75.[GS Search]
Esmeraldo, G., Mendes, C. S., Fontes, L., & Lisboa, E. (2019). Um estudo comparativo entre simuladores computacionais para apoio à disciplina de arquitetura e organização de computadores. In Anais do iv congresso sobre tecnologias na educação (pp. 434–443). Porto Alegre, RS, Brasil: SBC.[DOI:10.5753/ctrle.2019.8915][GS Search]
Falcão, E., Borges, E., Andrezza, I., Silva, G., Wanderley, K., Cavalcante, B., & Silva, H. (2011, 01). Ambiente de simulação gráfica 3D para ensino da arquitetura de processadores. In XIX workshop sobre educação em computação (wei) (p. 1639-1646).[DOI:10.13140/2.1.1877.4406][GS Search]
Feichas, H. (2007). Processos de aprendizagem formal e informal na universidade brasileira. XVI Encontro Anual da ABEM e Congresso Regional da ISME América Latina, 1-8.
Fernandes, S. R., & Silva, I. S. (2017). Relato de experiência interdisciplinar usando MIPS. International Journal of Computer Architecture Education (IJCAE), 6(1), 52–61.[GS Search]
Ferraz, A. P. d. C. M., & Belhot, R. V. (2010, 00). Taxonomia de Bloom: revisão teórica e apresentação das adequações do instrumento para definição de objetivos instrucionais. Gest. Prod., 17, 421 - 431. [DOI: 10.1590/S0104-530X2010000200015][GS Search]
Filatro, A. C., & Bileski, S. (2015). Produção de conteúdos educacionais. São Paulo: Saraiva. [GS Search]
Gadotti, M. (2005). A questão da educação formal/não-formal. Sion: Institut Internacional des Droits de 1o Enfant, 1–11.[GS Search]
Gohn, M. G. (2010). Educação não formal e o educador social: atuação no desenvolvimento de projetos sociais. São Paulo: Cortez.
Horn, M., & Staker, H. (2015). Blended: Usando a inovação disruptiva para aprimorar a educação. Porto Alegre: Penso Editora.[GS Search]
Huitt, W. (2001). Taxonomy of the affective domain. Educational Psychology Interactive. Disponível em: http://www.edpsycinteractive.org/topics/affect/affdom.html
Kapp, K. M., Blair, L., & Mesch, R. (2014). The gamification of learning and instruction field- book: Ideas into practice. San Francisco: Wiley.[GS Search]
Khaleel, F. L., Ashaari, N. S., & Wook, T. S. M. T. (2019, 02). An empirical study on gamification for learning programming language website. Jurnal Teknologi, 81, 151–162.[DOI:10.11113/jt.v81.11133][GS Search]
Khaleel, F. L., Ashaari, N. S., Wook, T. S. M. T., & Ismail, A. (2017). Methodology for developing gamification-based learning programming language framework. In 2017 6th international conference on electrical engineering and informatics (iceei) (p. 1-6).[DOI:10.1109/ICEEI.2017.8312378][GS Search]
Kohler, L., Mattos, M., Silveira, H., Fronza, L., Santos, B., Largurá, L., . . . Wuo, A. (2019, 11). Uso da metodologia de rotação por estações com a computação desplugada. In (p. 427).[DOI:10.5753/cbie.wcbie.2019.427][GS Search]
Kurniawan, W., & Ichsan, M. H. H. (2017, Sep.). Teaching and learning support for computer architecture and organization courses design on computer engineering and computer science for undergraduate: A review. In 4th international conference on electrical engineering, computer science and informatics (EECSI) (p. 1-6).[DOI:10.1109/EECSI.2017.8239076][GS Search]
Libâneo, J. C. (2008). Pedagogia e pedagogos para quê? (10th ed.). São Paulo: Editora Cortez.
Lopes, R., Toda, A., & Brancher, J. (2015). Um estudo preliminar sobre conceitos extrínsecos e intrínsecos do processo de gamification. Revista Brasileira de Informática na Educação, 23(03), 164-173.[DOI:10.5753/rbie.2015.23.03.164][GS Search]
López, A. R., & García-Peñalvo, F. J. (2016). Relationship of knowledge to learn in programming methodology and evaluation of computational thinking. In Proceedings of the fourth international conference on technological ecosystems for enhancing multiculturality (pp. 73–77). New York: Association for Computing Machinery.[DOI:10.1145/3012430.3012499][GS Search]
Macedo, C. A., Alencar, V. H. S., Züge, A. P., Beleti Junior, C. R., & Santiago Junior, R. M. (2018). Abordagem didático-pedagógica para o ensino de arquitetura de computadores em espaços educacionais não formais. In Anais do IX computer on the beach (pp. 890–892). Florianópolis: Universidade do Vale do Itajaí. Disponível em: https://siaiap32.univali.br/seer/index.php/acotb/article/view/12850
Maia, D. W. N., Vieira, M. M., & Pessoa, R. F. (2009, 01). PS-CAS MIPS: Um simulador de pipeline do processador MIPS 32 bits para estudo de arquitetura de computadores. In Workshop sobre educação em arquitetura de computadores (WEAC) (p. 56-59).[GS Search]
Marandino, M., & Laurini, C. (2018). A compreensão da biodiversidade por meio dioramas de museus de zoologia: um estudo com público adulto no Brasil e na Dinamarca. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências (Belo Horizonte), 20.[DOI:10.1590/1983-211720182001018][GS Search]
Marín, B., Frez, J., Cruz-Lemus, J., & Genero, M. (2018, November). An empirical investigation on the benefits of gamification in programming courses. ACM Transactions on Computing Education, 19(1).[DOI:10.1145/3231709][GS Search]
Masapanta-Carrión, S., & Velázquez-Iturbide, J. A. (2018). A systematic review of the use of Bloom’s taxonomy in computer science education. In Proceedings of the 49th acm technical symposium on computer science education (pp. 441–446). New York: Association for Computing Machinery.[DOI:10.1145/3159450.3159491][GS Search]
Meirelles, F. S. (2018). Pesquisa anual do uso de TI nas empresas (Tech. Rep. No. 29). São Paulo: FGVcia, FGV-EAESP.
Mendes, C. S., Fontes, L., Lisboa, E., & Esmeraldo, G. (2018). Uma abordagem integrada de hardware e software para o ensino de organização e arquitetura de computadores. Brazilian Symposium on Computers in Education (Simpósio Brasileiro de Informática na Educação - SBIE), 29(1), 1711.[DOI:10.5753/cbie.sbie.2018.1711][GS Search]
Oliveira, M. A. F. (2019). Estratégia híbrida para o processo ensino-aprendizagem baseada na participação ativa e avaliações integradas. (teste de doutorado), Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.[GS Search]
Otero, R. R., & Aravind, A. (2018). Teaching computer architecture labs using a MCU platform. In Proceedings of the 23rd western canadian conference on computing education (pp. 3:1– 3:6). New York, NY, USA: ACM.[DOI:10.1145/3209635.3209651][GS Search]
Papadakis, S., & Kalogiannakis, M. (2017). Using gamification for supporting an introductory programming course. the case of classcraft in a secondary education classroom. In A. L. Brooks, E. Brooks, & N. Vidakis (Eds.), Interactivity, game creation, design, learning, and innovation (pp. 366–375). Cham: Springer International Publishing.[DOI:10.1007/978-3-319-76908-0_35][GS Search]
Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. (2005). Organização e projeto de computadores - a interface hardware/software (third ed.). São Paulo: Campus Elsevier.
Piteira, M., Costa, C., & Aparicio, M. (2018, 04). Computer programming learning: How to apply gamification on online courses? Journal of Information Systems Engineering & Management, 3(2).[DOI:10.20897/jisem.201811][GS Search]
Raabe, A. L. A., Brackmann, C. P., & Campos, F. R. (2018). Currículo de referência em tecnologia e computação: da educação infantil ao ensino fundamental. Centro de Inovação para a Educação Básica-CIEB.
Radivojevic, Z., Stanisavljevic, Z., & Punt, M. (2018). Configurable simulator for computer architecture and organization. Computer Applications in Engineering Education, 26(5), 1711-1724.[DOI:10.1002/cae.22034][GS Search]
Ribeiro, R. B. S. (2018). Utilizando gamificação em um sistema de juiz online para engajar alunos de graduação em disciplinas iniciais de programação. (dissertação de mestrado).[GS Search]
Rodrigues, A., & dos Santos, S. (2013). Aplicando a taxonomia de Bloom revisada para gerenciar processos de ensino em sistemas de aprendizagem baseada em problemas. Revista Brasileira de Informática na Educação, 21(01).[DOI:10.5753/rbie.2013.21.01.01][GS Search]
Russell, M., & Airasian, P. (2014). Avaliação em sala de aula: Conceitos e aplicações (7th ed.). Rio de Janeiro: AMGH Editora.[GS Search]
Sarawagi, N. (2014, jun). A flipped CS0 classroom: Applying blooms taxonomy to algorithmic thinking. Journal of Computing Sciences in Colleges, 29(6), 21–28.[GS Search]
Selby, C. (2015). Relationships: computational thinking, pedagogy of programming, and bloom’s taxonomy. In The 10th workshop in primary and secondary computing education (pp. 80– 87).[GS Search]
Silva, G., & Borges, J. A. (2016, 10). Simus: Um simulador para o ensino de arquitetura de computadores. In International journal of computer architecture education (ijcae) (Vol. 5, p. 7-12).
Silva, T., Melo, J., & Tedesco, P. (2018). Um modelo para promover o engajamento estudantil no aprendizado de programação utilizando gamification. Revista Brasileira de Informática na Educação, 26(03), 120.[DOI:10.5753/rbie.2018.26.03.120][GS Search]
Souza, P. R., & Andrade, M. D. C. F. (2016). Modelos de rotação do ensino híbrido: estações de trabalho e sala de aula invertida. Revista E-Tech: Tecnologias para Competitividade Industrial, 9(1), 03–16.[GS Search]
Stallings, W. (2010). Arquitetura e organização de computadores (8th ed.). São Paulo: Prentice Hall.
Tanenbaum, A. S. (2006). Organização estruturada de computadores (5th ed.). São Paulo: Prentice Hall.
Topaloglu, N., Sahin, S., & Uluyol, Ç. (2018, 01). Comparing the effectiveness of a microprocessor training system and a simulator to teach computer architecture. International Journal of Engineering Education, 34(3), 1138-1144.[GS Search]
Ullmann, M. R. D., Inocêncio, A. C. G., Moraes Neto, E. D., Freitas, M. S., & Parreira Júnior, P. A. (2014). Neandersim: Simulador gráfico de apoio ao ensino de arquitetura de computadores. In XXII workshop sobre educação em computação (p. 1647-1656).
Verona, A. B., Martini, J. A., & Gonçalves, T. L. (2009). SIMAEAC: Um simulador acadêmico para ensino de arquitetura de computadores. Varia Scientia, 9(16), 139–148.[GS Search]
Vieira, P., Zeferino, C., & Raabe, A. (2015). Avaliação empírica da proposta interdisciplinar de uso dos processadores BIP. Revista Brasileira de Informática na Educação, 23(02), 99-110.[DOI:10.5753/rbie.2015.23.02.99][GS Search]
Wolff, M., & Wills, L. (2000). SATSim: A superscalar architecture trace simulator using interactive animation. In Proceedings of the 2000 workshop on computer architecture education. New York, NY, USA: ACM. [DOI:10.1145/1275240.1275249][GS Search]
Wright, R. (2008). Educational assessment: Tests and measurements in the age of accountability. SAGE Publications.
Yang, S., & Newman, R. (2019). Rotational blended learning in computer system engineering courses. IEEE Transactions on Education, 62(4), 264-269.[DOI:10.1109/TE.2019.2899095][GS Search]
Zichermann, G., & Cunningham, C. (2011). Gamification by design: Implementing game mechanics in web and mobile apps (1st ed.). Sebastopol: O’Reilly Media, Inc.[GS Search]
Zorzo, A. F., Nunes, D., Matos, E., Steinmacher, I., Leite, J., Araujo, R. M., . . . Martins, S. (2017). Referenciais de formação para os cursos de graduação em computação. Sociedade Brasileira de Computação (SBC).
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