Base de pesquisa para melhorar o aprendizado em sala de aula: Cérebro ou comportamento?


Sumário executivo

Implícito nas publicações recentes do Evidence Speaks está a necessidade de desenvolver intervenções baseadas em evidências para melhorar o desempenho dos alunos. A análise comparativa da literatura de pesquisa em educação versus a literatura de neurociência educacional sugere que a pesquisa em educação, baseada nas ciências comportamentais e cognitivas, é atualmente a melhor base de pesquisa para design instrucional, particularmente se nosso objetivo é melhorar os resultados educacionais em um futuro próximo ou intermediário .

Introdução

Em postagens recentes da Evidence Speaks, os autores discutiram as implicações das pontuações da NAEP (Dynarksi, Kane, Whitehurst), a aparente incapacidade de um currículo pré-K para fornecer melhoria acadêmica duradoura (Farran & Lipsky) e a pequena porcentagem de intervenções educacionais que produzir efeitos positivos na sala de aula (Jacobs). [eu] Esses dados apontam para preocupações entre educadores e formuladores de políticas sobre a necessidade de melhorar o ensino em sala de aula. As ciências da aprendizagem são vastas, incluindo áreas da neurociência e psicologia, assim como a própria pesquisa educacional. [ii] Onde podemos melhor procurar pesquisas que possam fornecer bases para o desenvolvimento de intervenções em sala de aula baseadas em evidências? Aqui, ofereço um pequeno primeiro passo para responder a essa pergunta, comparando a neurociência educacional com a pesquisa educacional mais tradicional. Se a meta é melhorar o ensino em um futuro próximo ou intermediário, a pesquisa em educação continua sendo a fonte mais provável.



Desde seu início em meados da década de 1990, a neurociência educacional evoluiu para uma frente ativa de pesquisa. Neurocientistas educacionais acreditam que elucidar os mecanismos cerebrais subjacentes à cognição e ao comportamento pode melhorar o ensino e a aprendizagem em sala de aula. Ao longo de uma história muito mais longa, a pesquisa em educação também tentou aplicar suas descobertas comportamentais para melhorar os resultados educacionais.

As literaturas e co-citação de documentos

A área temática da Web of Science (WoS), Education and Educational Research, contém artigos publicados em 231 periódicos de pesquisa em educação. Utilizo os 500 artigos mais citados nessa área temática, publicados entre 1997 e 2015, como o conjunto de publicações para gerar o que chamarei de literatura de pesquisa em educação. Os 500 artigos mais citados no mesmo período de tempo indexados como Education and Educational Research que também contêm cérebro ou uma variante de neuro em seu campo de palavras de tópico geram a literatura de neurociência educacional. Os dois conjuntos de artigos contêm apenas três itens comuns. Observe que os grupos geradores contêm apenas artigos e tendem a sub-representar áreas de pesquisa que dependem fortemente de livros em vez de artigos de periódicos. O que chamarei de literatura de pesquisa em educação e literatura de neurociência educacional são todos os artigos citados pelos dois grupos geradores. Juntas, as duas literaturas citam 44.000 documentos únicos.

A análise de co-citação de documentos é um método bibliométrico usado para delinear a estrutura semântica ou intelectual de uma disciplina. Se o documento A cita os documentos B e C, então B e C são co-citados. Dois documentos com contagens de co-citações altas provavelmente estão conceitualmente ou temática relacionados. Para um conjunto de referências citadas, como aquelas que representam a pesquisa em educação, as contagens de co-citação podem ser apresentadas como redes de co-citação, onde os nós são os artigos citados e as arestas ponderadas a força do link de co-citação. A rede de co-citação descreve do que se trata o campo, mapeando as relações entre as referências citadas da literatura; isto é, a pesquisa anterior na qual a literatura se baseia. Os componentes, ou sub-redes, da rede de cocitação representam especializações de pesquisa dentro do campo mais amplo. Comunidades menores de interesse às vezes podem ser identificadas nesses componentes. [iii]

Avaliar como a pesquisa em educação e a neurociência educacional estão relacionadas; as duas literaturas são combinadas em uma única análise de co-citação. Para facilitar a visualização e a interpretação, os artigos que aparecem na rede têm uma contagem mínima de cinco co-citações. Os nós que designam os artigos mais altamente conectados são rotulados para caracterizar o conteúdo de um componente ou comunidade.

Ao interpretar esta análise, há várias coisas a se ter em mente. Em primeiro lugar, as literaturas dependem das práticas de indexação do WoS, que nem sempre podem ser coerentes com a opinião de especialistas sobre o assunto de um campo. Em segundo lugar, a análise de co-citação cobre um período de quase 20 anos; a literatura gerada pelos artigos mais citados publicados nos últimos cinco anos pode parecer bastante diferente. Terceiro, o limite de co-citação resulta em componentes que representam os picos do terreno de pesquisa e exclui contrafortes e planícies que também são interessantes e importantes. Além disso, apenas os quatro maiores componentes são discutidos aqui. Uma comparação geral de duas literaturas omite muitas estruturas sutis. Observe que as literaturas contêm o trabalho de pelo menos 75 dos 200 pesquisadores da educação baseados em universidades considerados mais influentes em 2015. [4] Esta figura sub-representa a sua presença, porque as referências citadas no WoS fornecem apenas os primeiros autores.

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Achados

A Figura 1 mostra os quatro maiores componentes resultantes da análise. [v] Cada um dos quatro componentes representa um foco principal de pesquisa: Autoeficácia / Motivação, Teoria da Carga Cognitiva, Educação Científica e Neurociência Educacional. Os três primeiros componentes surgem exclusivamente da literatura de pesquisa em educação. A Neurociência Educacional surge exclusivamente dessa literatura. O mapa teria sido o mesmo se as literaturas tivessem sido analisadas separadamente. Ou seja, as duas literaturas estão distantes no espaço de co-citação. [nós]

pontes

figura 1 Rede de co-citação de documentos para a literatura de pesquisa educacional e neurociência educacional 1997–2015

Pesquisa educacional

O componente Autoeficácia / Motivação contém duas grandes comunidades de pesquisa. O trabalho de Albert Bandura sobre a influência da autoeficácia no desempenho dos alunos e professores em sala de aula é central para esta comunidade (nós verdes). Os autores centrais na outra comunidade (azul) são C. Ames, E.L. Deci e C.S. Dweck. Esta pesquisa examina os efeitos das crenças dos alunos e professores sobre a natureza da inteligência na motivação e na adoção de estratégias de aprendizagem em sala de aula. A maioria dos 55 artigos neste componente são estudos experimentais feitos em ambientes de aprendizagem. Esses artigos são publicados principalmente em periódicos de psicologia educacional (por exemplo, Journal of Educational Psychology ) Sua conexão com a psicologia é por meio da psicologia social (por exemplo, Jornal de Personalidade e Psicologia Social )

John Sweller é o autor central do componente da teoria da carga cognitiva (vermelho). Os pesquisadores nesta tradição tentam projetar a instrução em sala de aula sensível às limitações da memória humana de curto prazo ou de trabalho. Este trabalho inclui estudos que investigam o uso ideal de tecnologia e multimídia em design instrucional. Os 41 artigos neste componente relatam de forma esmagadora os resultados de estudos experimentais sobre o aprendizado dos alunos. Eles tendem a ser publicados em periódicos de psicologia educacional (por exemplo, Journal of Educational Psychology ) Este trabalho aplicado está ligado à pesquisa psicológica cognitiva sobre a memória de trabalho, como pode ser visto pela centralidade do clássico artigo Magic Number Seven de George A. Miller dentro desta comunidade.

O artigo mais co-citado no componente Educação em Ciências (ouro) é o relatório do Conselho Nacional de Pesquisa de 1996 Padrões Nacionais de Educação Científica . Este componente contém artigos sobre a eficácia de técnicas de ensino, como aprendizagem baseada em investigação, o valor de ensinar os alunos sobre argumentação científica e os efeitos das crenças dos alunos sobre ciências na aprendizagem. Os artigos incluem publicações de educadores científicos, como N.G. Lederman e J.L. Lemke, bem como pesquisas psicológicas cognitivas por autores como A. Collins, B.J. Reiser e B.Y. Branco. Essas duas categorias são refletidas nos periódicos de origem que aparecem no componente. Vinte e cinco dos 51 artigos neste componente aparecem em periódicos de educação científica (por exemplo Educação Científica ) e 13 em periódicos mais orientados cognitivamente (por exemplo, Jornal das Ciências da Aprendizagem ) Este cluster indica uma interação entre a pesquisa sobre o ensino de ciências em sala de aula e a pesquisa psicológica sobre especialização e mudança conceitual.

Neurociência educacional

O componente de Neurociência Educacional contém duas grandes comunidades de pesquisa. Os nós dominantes na comunidade maior (aqua) são J.T. Bruer e D. Ansari. Os artigos desta comunidade debatem principalmente a questão colocada em Bruer (1997): A neurociência educacional é uma ponte longe demais? Vinte e seis dos 31 artigos da comunidade, a maioria resenhas e material editorial, abordam a promessa e as armadilhas da neurociência educacional. Eles são publicados em uma variedade de periódicos de neurociência e educação, mais comumente em Mind Brain and Education . BA. Shaywitz é o autor central na comunidade de pesquisa menor (verde). Ele contém 12 artigos de pesquisa (11 são estudos de imagens cerebrais) sobre dislexia ou reconhecimento de palavras. Normalmente, esses artigos aparecem na literatura da neurociência educacional como exemplos da promessa da neurociência educacional. Observe que os exemplares não apresentam uma ampla gama de questões educacionais. Eles não abordam nem o aprendizado do assunto, nem as intervenções instrucionais, e são publicados em periódicos de neurociência básica.

O que diferencia a literatura da neurociência educacional da literatura de pesquisa educacional é que os artigos básicos da neurociência educacional tratam de questões que confrontam o campo da neurociência educacional, e não de questões enfrentadas por educadores preocupados em melhorar a instrução em sala de aula. A literatura da neurociência educacional é sobre si mesma, não sobre educação. A literatura central da neurociência educacional é uma meta-literatura.

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Conclusões

A análise de co-citação de documentos sugere que a pesquisa educacional está aplicando a ciência comportamental para estudar como a motivação, as limitações de memória e as crenças sobre a ciência afetam o aprendizado em sala de aula. Os artigos altamente co-citados relatam resultados de estudos experimentais em salas de aula e ambientes de aprendizagem. Atualmente, a neurociência educacional parece ser uma meta-literatura apoiada por exemplos de pesquisas neurocientíficas cognitivas sobre reconhecimento de palavras e dislexia. Não há ligações de co-citação significativas entre as duas literaturas.

Parece que, se alguém estiver interessado em melhorar o aprendizado em sala de aula - abordando os problemas implícitos nas postagens do Evidence Speaks mencionadas acima -, a pesquisa educacional fornece a fonte mais provável de insights sobre o planejamento de intervenções baseadas em evidências.

Isso é particularmente verdadeiro se nossa meta for a melhoria no futuro próximo ou intermediário. A neurociência educacional ainda está em um estágio inicial de desenvolvimento. Em um workshop de política de ciência e tecnologia do Escritório de Ciência e Tecnologia da Casa Branca em janeiro de 2015, Construindo uma ponte entre neurociência e aprendizagem , os participantes foram solicitados a listar intervenções baseadas em neurociência bem-sucedidas que abordassem problemas educacionais do mundo real. [viii] Nenhum exemplo estava disponível. Parece que a neurociência educacional continua sendo uma nota promissória para melhorar a instrução, ao passo que os resultados das ciências comportamentais e cognitivas podem ser mais úteis imediatamente.

Não se pode prever o curso da pesquisa, nem as possíveis, eventuais contribuições da neurociência para a educação. No entanto, ao formular diretrizes de financiamento, devemos primeiro ser claros sobre os problemas que estamos tentando resolver e a escala de tempo em que desejamos afetar a mudança. Podemos então distribuir recursos entre a pesquisa educacional e a neurociência educacional de acordo.

[eu] https://www.brookings.edu/about/centers/ccf/evidence-speaks.

[ii] Esta postagem é derivada de um estudo maior, Bruer (2015), comparando a neurociência da aprendizagem, a psicologia da aprendizagem, a pesquisa educacional e a neurociência educacional, Onde está a neurociência educacional? aparecer em Neurociências Educacionais 1: 1: 1-13.

[iii] A rede de cocitação é um grafo não direcionado, as sub-redes são componentes fracos e as comunidades de pesquisa são geradas usando o algoritmo Small Local Moving. Os nós rotulados são nós com o maior grau total nos componentes e comunidades. O gráfico é gerado usando um algoritmo Force Atlas; Os nós vinculados atraem, os nós não vinculados se repelem. Sci2 e Gephi foram usados ​​para gerar e visualizar o gráfico.

[4] http://blogs.edweek.org/edweek/rick_hess_straight_up/2015/01/2015_rhsu_edu-scholar_public_influence_rankings.html .

[v] Os nós são dimensionados por grau total (ou seja, número de artigos com os quais são co-citados). Os nós com o grau mais alto em cada componente são rotulados. As bordas são ponderadas pelo nível de cocitação. As cores indicam comunidades de pesquisa dentro de componentes identificados usando o algoritmo Slow Local Moving. Um algoritmo Force Atlas gerou a visualização.

[nós] Pode-se pensar que a literatura da neurociência educacional está incorporada na literatura da neurociência, mas a análise dos 500 artigos mais citados em neurociência contendo variantes de aprender ou educação em seus tópicos de palavras resulta em componentes de pesquisa: mecanismos neurais de aprendizagem e memória e condicionamento de recompensa . A literatura da neurociência educacional não aparece. Veja a citação na nota ii acima.

[você está vindo] Bruer, J. T. (1997). Educação e o cérebro: uma ponte longe demais. Pesquisador educacional , 26, 4–16.

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[viii] Eu participei do workshop. Não consegui encontrar nenhuma informação sobre isso na Internet, a não ser comunicados à imprensa de universidades cujos membros do corpo docente compareceram. É mencionado em uma declaração ao Congresso que diz que a neurociência está posicionada para informar a prática educacional. http://docs.house.gov/meetings/AP/AP19/20150326/103218/HHRG-114-AP19-Wstate-HandelsmanJ-20150326.PDF