REGISTRO DOI: 10.70773/revistatopicos/776233189
RESUMO
A aprendizagem centrada no estudante tem sido amplamente discutida como alternativa às abordagens tradicionais de ensino, ao propor o uso de metodologias ativas capazes de promover o protagonismo discente no processo de construção do conhecimento. Nesse contexto, o papel do professor passa de transmissor para mediador da aprendizagem, enquanto os estudantes assumem uma postura mais ativa, desenvolvendo competências cognitivas e socioemocionais, com destaque para o pensamento crítico. Diante dessa perspectiva, o presente artigo tem como objetivo apresentar o uso de jogos educacionais impressos em 3D como estratégia pedagógica no ensino nos anos finais do ensino fundamental. A proposta fundamenta-se na utilização de recursos manipuláveis e visuais, que contribuem para tornar o processo de aprendizagem mais interativo, dinâmico e significativo. No referencial teórico, são abordados conceitos relacionados às metodologias ativas e à aprendizagem mediada por jogos. Em seguida, são apresentados quatro jogos imprimíveis em 3D, acompanhados de suas aplicações em atividades pedagógicas. Os resultados indicam que a utilização desses recursos favorece o engajamento dos estudantes, estimula a participação ativa e contribui para o desenvolvimento do raciocínio lógico e da resolução de problemas. Conclui-se que a adoção de estratégias baseadas em jogos educacionais e tecnologias digitais constitui uma abordagem promissora para a melhoria do processo de ensino-aprendizagem, possibilitando a formação de estudantes mais autônomos, críticos e preparados para enfrentar desafios do cotidiano.
Palavras-chave: Aprendizagem ativa. Aprendizagem baseada em problemas. Jogos educacionais. Impressão 3D. Tecnologias educacionais.
ABSTRACT
Student-centered learning has been widely discussed as an alternative to traditional teaching approaches, as it promotes the use of active methodologies capable of fostering students’ protagonism in the knowledge construction process. In this context, the teacher’s role shifts from knowledge transmitter to learning mediator, while students assume a more active position, developing cognitive and socio-emotional skills, particularly critical thinking.
From this perspective, this article aims to present the use of 3D-printed educational games as a pedagogical strategy in teaching at the final years of elementary education. The proposal is based on the use of manipulable and visual resources, which contribute to making the learning process more interactive, dynamic, and meaningful. The theoretical framework addresses concepts related to active methodologies and game-mediated learning. Subsequently, four 3D-printable games are presented, along with their applications in pedagogical activities.
The results indicate that the use of these resources enhances student engagement, encourages active participation, and contributes to the development of logical reasoning and problem-solving skills. It is concluded that the adoption of strategies based on educational games and digital technologies represents a promising approach to improving the teaching-learning process, enabling the development of more autonomous, critical, and well-prepared students to face everyday challenges.
Keywords: active learning; problem-based learning; educational games; 3D printing; educational technologies.
1. INTRODUÇÃO
O desafio educacional do século XXI está relacionado à necessidade de os estudantes desenvolverem múltiplas competências. De modo geral, as habilidades esperadas para esse século fundamentam-se em quatro pilares: aprender a conhecer, aprender a fazer, aprender a ser e aprender a conviver (WULANDARI et al., 2022). Nesse contexto, destaca-se a importância do desenvolvimento do pensamento crítico e criativo, exigindo dos estudantes a capacidade de raciocínio de alto nível, especialmente o pensamento lógico. Tal perspectiva demanda práticas educativas que estimulem a investigação, a autonomia e a construção de um pensamento sistemático e reflexivo (KEMENDIKBUD, 2013; PRATIWI et al., 2022).
Nessa direção, o currículo contemporâneo adota a concepção de que o conhecimento não deve ser simplesmente transmitido pelo professor, mas construído ativamente pelos estudantes. Assim, espera-se que os discentes sejam capazes de buscar, processar e aplicar o conhecimento de forma autônoma. Nesse cenário, a aprendizagem por descoberta destaca-se como uma abordagem promissora, pois promove o envolvimento ativo dos estudantes com os conteúdos, contribuindo para a construção de um conhecimento mais estruturado e significativo quando comparado aos métodos tradicionais (DWIJAYANTI et al., 2020; PRATIWI et al., 2022).
A discussão sobre a aprendizagem ativa frequentemente suscita debates, sobretudo quando essa abordagem é interpretada, de forma equivocada, como uma substituição das metodologias tradicionais de ensino. Na realidade, trata-se de um conjunto de estratégias que as complementam, ampliando as possibilidades pedagógicas. Parte dessa controvérsia decorre da tensão entre a preservação de práticas consolidadas e a necessidade de inovação nos contextos educacionais (KONOPKA et al., 2015).
Mesmo quando os docentes demonstram interesse em adotar novas metodologias, diversos desafios dificultam sua implementação efetiva. Entre eles, destaca-se a falta de clareza conceitual sobre o que caracteriza a aprendizagem ativa, o que pode gerar insegurança e dificuldades na sua aplicação em sala de aula (BORREGO, 2013).
Diante dessas considerações, torna-se necessário compreender de forma mais precisa o conceito de aprendizagem ativa. Nesse sentido, a aprendizagem ativa configura-se como um conjunto de práticas pedagógicas que abordam o processo de aprendizagem sob uma perspectiva distinta das metodologias tradicionais (GUDWIN, 2015; PRINCE, 2004).
Assim, pode ser definida como o processo de aquisição de conhecimentos, habilidades, valores e atitudes por meio de estratégias educacionais que envolvem efetivamente os estudantes no processo de aprendizagem, conduzindo-os à participação em atividades, discussões e reflexões, em oposição à postura passiva de apenas ouvir as informações transmitidas pelo professor (ANASTASIOU & ALVES, 2004).
Nesse contexto, as metodologias ativas destacam-se por envolverem os estudantes de forma efetiva no processo de aprendizagem, por meio de atividades e/ou debates em sala de aula, em contraposição à postura passiva de apenas ouvir o professor. Essas abordagens enfatizam o desenvolvimento do pensamento de ordem superior e, frequentemente, incentivam o trabalho em equipe, contribuindo para uma aprendizagem mais significativa (FREEMAN et al., 2014).
Dessa forma, tais metodologias têm despertado o interesse de professores que buscam estratégias capazes de promover o engajamento, a criatividade e a participação ativa dos estudantes, complementando os métodos tradicionais de ensino. No entanto, ainda há resistência por parte de alguns profissionais da educação, que interpretam essas práticas como uma tendência passageira ou uma inovação restrita a poucos entusiastas, em vez de reconhecê-las como uma estratégia pedagógica consistente e eficaz (KONOPKA et al., 2015).
Nesse sentido, a aprendizagem por descoberta configura-se como uma abordagem que se alinha aos princípios das metodologias ativas. Ela é definida como um processo no qual os conteúdos não são apresentados em sua forma final, mas organizados pelos próprios estudantes a partir da investigação e da exploração. Esse método estimula a participação ativa no processo de aprendizagem, favorecendo a construção do conhecimento de forma autônoma e significativa.
Dessa maneira, os resultados obtidos tendem a ser mais consistentes e duradouros, uma vez que o conhecimento é construído pelo próprio estudante. Além disso, a aprendizagem por descoberta é considerada promissora por promover o envolvimento ativo dos discentes com os conteúdos, contribuindo para a formação de uma base de conhecimento mais estruturada quando comparada aos métodos tradicionais, nos quais o saber é predominantemente transmitido de forma passiva.
Por conseguinte, o papel do professor assume uma dimensão mais ativa no processo de aprendizagem cognitiva, atuando como mediador e facilitador, o que favorece níveis mais elevados de motivação e engajamento dos estudantes (WULANDARI et al., 2022; PRATIWI et al., 2022).
Diante do exposto, evidencia-se que a adoção de metodologias ativas, especialmente por meio da aprendizagem por descoberta e do uso de estratégias interativas, contribui de maneira significativa para a construção de um processo educativo mais dinâmico, participativo e eficaz. Ao colocar o estudante no centro da aprendizagem, essas abordagens favorecem o desenvolvimento de competências essenciais, como autonomia, pensamento crítico e capacidade de resolução de problemas. Assim, reforça-se a importância de práticas pedagógicas inovadoras que promovam a articulação entre teoria e prática, atendendo às demandas educacionais contemporâneas e contribuindo para uma formação mais completa e significativa dos estudantes.
2. METODOLOGIA
A presente pesquisa caracteriza-se como um estudo de natureza aplicada, com abordagem qualitativa e caráter descritivo, desenvolvido no contexto da educação básica. A investigação foi realizada por meio de um projeto de intervenção pedagógica, fundamentado nos princípios das metodologias ativas, com ênfase na aprendizagem por descoberta e na aprendizagem baseada em problemas.
O estudo foi conduzido com estudantes dos anos finais do ensino fundamental, organizados em grupos, com o objetivo de promover a aprendizagem colaborativa e o protagonismo discente. A proposta metodológica envolveu a utilização de jogos educacionais impressos em 3D, elaborados previamente, visando estimular o raciocínio lógico, o pensamento crítico e a resolução de problemas.
Inicialmente, foram realizadas aulas expositivas dialogadas para contextualização dos conteúdos e apresentação dos objetivos da atividade. Em seguida, os estudantes participaram de oficinas práticas, nas quais tiveram contato direto com os jogos, sendo desafiados a resolver situações-problema de forma colaborativa. Durante as atividades, o professor atuou como mediador do processo de aprendizagem, orientando os estudantes e incentivando a reflexão e a troca de conhecimentos entre os grupos.
Para a coleta de dados, foram utilizadas observações diretas, registros das atividades realizadas e análise do desempenho dos estudantes durante as práticas. A análise dos dados ocorreu de forma qualitativa, considerando o nível de engajamento, participação, interação entre os alunos e desenvolvimento das habilidades cognitivas.
Dessa forma, a metodologia adotada buscou integrar teoria e prática, promovendo um ambiente de aprendizagem ativo, dinâmico e centrado no estudante, em consonância com as demandas educacionais contemporâneas.
3. APLICAÇÃO DA PROPOSTA PEDAGÓGICA
A aplicação da proposta pedagógica ocorreu em ambiente escolar, envolvendo estudantes organizados em grupos, que participaram ativamente das atividades com jogos educacionais impressos em 3D. Durante a execução, observou-se que os alunos demonstraram elevado nível de engajamento, interagindo entre si na busca por soluções para as situações-problema propostas. As atividades favoreceram a participação ativa, a troca de conhecimentos e o desenvolvimento de estratégias coletivas. Além disso, foi possível identificar que os estudantes passaram a assumir maior protagonismo no processo de aprendizagem, evidenciando interesse, curiosidade e autonomia na realização das tarefas.
3.1. Encontrando a Área de Um Hexágono
Nesta atividade, os estudantes observaram um modelo composto por seis triângulos equiláteros que, ao serem unidos, formam um hexágono. A partir dessa representação, foram desafiados a analisar a estrutura geométrica da figura, demonstrando que se trata de um hexágono regular, bem como a determinar sua área com base nos conhecimentos prévios sobre cálculo de áreas.
Durante a aplicação, os alunos exploraram a relação entre o hexágono e os triângulos que o compõem, identificando que a área total da figura pode ser obtida a partir da soma das áreas dos seis triângulos equiláteros. Essa abordagem favoreceu a compreensão do conceito por meio da decomposição de figuras geométricas, estimulando o raciocínio lógico, a visualização espacial e a resolução de problemas de forma colaborativa.
Nesse sentido, a atividade teve como objetivo desenvolver a capacidade dos estudantes de calcular áreas de triângulos e de figuras geométricas planas, bem como compreender e aplicar o Teorema de Pitágoras na resolução de problemas, promovendo o raciocínio lógico, a autonomia e a participação ativa no processo de aprendizagem. Para a realização da atividade proposta, fez-se necessária a utilização de materiais simples e de fácil acesso, tais como: cartolina, papelão, isopor, cola de papel, cola de isopor, fita adesiva, pincéis de várias cores, tesoura e tintas de várias cores.
Os estudantes foram orientados a determinar a área de um hexágono a partir de seus conhecimentos prévios sobre o cálculo da área de triângulos. Nesse contexto, buscou-se demonstrar que o hexágono regular pode ser decomposto em seis triângulos equiláteros congruentes, permitindo que sua área total seja obtida por meio da soma das áreas dessas figuras.
Além disso, a atividade teve como propósito reforçar a compreensão da decomposição de figuras geométricas como estratégia para a resolução de problemas, favorecendo o desenvolvimento do raciocínio lógico e da visualização espacial. Dessa forma, os alunos puderam perceber que, ao calcular a área de um único triângulo e multiplicá-la por seis, é possível determinar de maneira simples e eficiente a área total do hexágono.
A atividade também possibilita ampliar a compreensão dos estudantes acerca do cálculo de áreas em diferentes figuras geométricas, como triângulos retângulos, outros tipos de triângulos, quadriláteros especiais e polígonos, por meio de estratégias de composição em retângulos ou decomposição em triângulos e outras formas. Além disso, essas técnicas podem ser aplicadas na resolução de problemas matemáticos e de situações do cotidiano, envolvendo área, volume e área de superfície de objetos bidimensionais e tridimensionais, como polígonos, cubos e prismas retos.
A aplicação dessas estratégias pode ser melhor compreendida por meio da Figura 1, que ilustra a decomposição das figuras geométricas, evidenciando o processo de composição e análise utilizado para a resolução dos problemas propostos.
Figura 1 – Decomposição de figuras geométricas para o cálculo de áreas.
Para a introdução do conteúdo, foi utilizada uma abordagem contextualizada por meio da exibição de um trecho da série Sonny With a Chance (temporada 1, episódio 5). Na cena apresentada, a personagem Zora utiliza um modelo composto por seis triângulos de cores distintas para demonstrar que um hexágono pode ser formado a partir da junção dessas figuras.
A partir dessa representação, evidencia-se que o cálculo da área do hexágono pode ser realizado por meio da determinação da área de um único triângulo, multiplicada por seis. Dessa forma, a estratégia adotada tornou o conteúdo mais acessível e visual, facilitando a compreensão dos estudantes, além de estimular o interesse, a participação ativa e o engajamento na atividade proposta.
Em seguida, os estudantes foram convidados a observar um modelo confeccionado por eles próprios, semelhante ao apresentado no recurso audiovisual utilizado na introdução da atividade. A partir desse material, foram desafiados a demonstrar que a figura construída correspondia a um hexágono regular, bem como a determinar sua área.
Posteriormente, a atividade foi ampliada com a exploração de novas possibilidades de composição geométrica, incentivando os alunos a investigar quais outras figuras poderiam ser formadas a partir do uso exclusivo de triângulos equiláteros, como triângulos, losangos e outras formas planas. Na sequência, os estudantes foram orientados a calcular a área de cada figura construída, favorecendo a ampliação da compreensão geométrica, o desenvolvimento do raciocínio lógico e a aplicação prática dos conceitos estudados.
Para a realização desta atividade, é necessário que os estudantes possuam conhecimentos prévios sobre hexágonos e triângulos equiláteros, incluindo a compreensão de suas propriedades angulares. Além disso, é fundamental que saibam calcular a área de um triângulo equilátero e compreendam a aplicação do Teorema de Pitágoras, a fim de possibilitar o desenvolvimento adequado das atividades propostas.
Dessa forma, a atividade contribui para a consolidação desses conhecimentos, ao mesmo tempo em que promove a aplicação prática dos conceitos matemáticos, favorecendo uma aprendizagem mais significativa, participativa e alinhada ao desenvolvimento do raciocínio lógico e da autonomia dos estudantes.
3.2. Frações Matemáticas Fáceis
Esta atividade foi desenvolvida com o objetivo de auxiliar os estudantes na compreensão dos conceitos fundamentais relacionados às frações, incluindo sua representação, notação e operações básicas. A proposta pedagógica utiliza recursos manipuláveis, permitindo uma abordagem sensorial e interativa, que favorece a construção do conhecimento de forma significativa.
Durante a aplicação, os alunos exploraram a equivalência entre frações por meio da manipulação de peças, possibilitando a visualização concreta das relações entre diferentes representações fracionárias. Além disso, foram introduzidas operações simples com frações, contribuindo para o desenvolvimento do raciocínio lógico e da compreensão matemática.
A atividade também se mostrou versátil, podendo ser utilizada tanto como recurso didático quanto como instrumento lúdico, especialmente com estudantes em fases iniciais da aprendizagem.
Nesse sentido, promove-se um ambiente de aprendizagem mais dinâmico, estimulando a participação ativa, a interação entre os alunos e a autonomia no processo de construção do conhecimento. Nesse contexto, a atividade foi orientada pelo seguinte objetivo: desenvolver a compreensão do conceito de frações, sua notação e equivalência, bem como introduzir operações básicas, favorecendo o raciocínio lógico e a aprendizagem significativa.
A representação da atividade pode ser observada na Figura 2, que ilustra os materiais utilizados e as diferentes formas de organização das frações, possibilitando a visualização das relações de equivalência e das operações básicas trabalhadas durante a atividade.
Figura 2 – Representação dos jogos de frações e relações de equivalência.
A Figura 2 apresenta um conjunto de blocos manipuláveis representando diferentes frações, organizados de forma a facilitar a visualização das relações de equivalência entre elas. Cada bloco possui dimensões proporcionais ao valor da fração representada, permitindo uma comparação direta entre diferentes partes do todo.
A partir dessa representação, os estudantes puderam realizar atividades de classificação e comparação, identificando frações equivalentes, bem como relações de maior e menor valor. Essa abordagem concreta contribuiu para a compreensão dos conceitos de frações, tornando o processo de aprendizagem mais visual, interativo e significativo.
3.3. Ensine Ângulos Fazendo Um Transferidor Modular
Esta atividade foi elaborada com o objetivo de auxiliar os estudantes na construção de uma compreensão visual acerca dos diferentes tipos e medidas de ângulos. A proposta consiste na elaboração de um transferidor modular, permitindo que os alunos participem ativamente do processo de construção do próprio instrumento de medição.
Ao vivenciarem essa experiência, os estudantes desenvolvem maior capacidade de estimar e medir ângulos, além de compreender, de forma concreta, as relações entre as medidas angulares. Embora seja apresentado um modelo inicial de transferidor modular, a atividade tem como foco principal incentivar os alunos a construírem seus próprios instrumentos, promovendo autonomia, criatividade e aprendizagem significativa.
Nesse contexto, a atividade contribui para o desenvolvimento do raciocínio lógico e da visualização geométrica, ao mesmo tempo em que reforça a importância da aprendizagem ativa por meio da experimentação e da construção do conhecimento.
Inicialmente, em um plano de trabalho em branco, foi inserido um quadrado a partir da barra de formas, que posteriormente foi ajustado para um formato mais estreito, semelhante a um segmento ou “palito”.
Em seguida, esse elemento foi duplicado e mantido na mesma posição, sendo rotacionado a partir da ferramenta de giro, permitindo a formação de diferentes ângulos. Durante esse processo, foi enfatizada a importância da direção da rotação para garantir a correta representação angular. Posteriormente, utilizou-se uma forma vazada para remover os excessos, resultando na construção do ângulo desejado.
Na etapa seguinte, foram adicionados elementos de identificação, como a indicação numérica do ângulo e o símbolo de grau, inseridos por meio da ferramenta de texto. Por fim, todas as formas foram agrupadas, assegurando que os elementos estivessem devidamente conectados, resultando na construção de um transferidor modular digital. Essa atividade possibilitou a integração entre conceitos geométricos e tecnologias digitais, promovendo uma aprendizagem ativa e significativa.
A partir desse procedimento, os estudantes puderam construir diferentes ângulos, explorando variadas formas de organização e combinação das peças, conforme sua criatividade e compreensão dos conceitos geométricos. Essa flexibilidade contribuiu para o desenvolvimento da autonomia e da capacidade de experimentação.
Além disso, o recurso mostrou-se versátil, podendo ser utilizado em conjunto com planilhas e atividades disponíveis em ambientes digitais, ampliando as possibilidades de aplicação pedagógica. Durante as atividades no laboratório de informática, observou-se que os estudantes utilizaram o modelo diretamente na tela como instrumento de apoio para a medição de ângulos, o que facilitou a compreensão prática dos conceitos.
Nesse sentido, a proposta demonstrou potencial de integração com outras plataformas educacionais, como ambientes de programação e aprendizagem digital, nos quais a medição de ângulos é frequentemente necessária. Dessa forma, a atividade contribuiu para tornar o aprendizado mais dinâmico, interativo e contextualizado.
A representação do transferidor modular construído pelos estudantes pode ser observada na Figura 3, evidenciando os diferentes ângulos formados e a organização das peças desenvolvidas na atividade.
Figura 3 – Transferidor modular desenvolvido com diferentes ângulos.
A Figura 3 ilustra o modelo de transferidor modular elaborado, no qual é possível visualizar diferentes ângulos, como 30°, 45°, 90°, 120° e 180°, representados por meio de peças móveis. Essa estrutura permite a manipulação e a comparação direta entre as medidas angulares, favorecendo a compreensão dos conceitos geométricos.
Além disso, o uso desse recurso contribuiu para o desenvolvimento da visualização espacial e da interpretação de ângulos, tornando o processo de aprendizagem mais interativo, dinâmico e significativo.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante do exposto, evidencia-se que a utilização de metodologias ativas mediadas por jogos educacionais e tecnologias, como a impressão 3D, contribui significativamente para a promoção de uma aprendizagem mais dinâmica, participativa e significativa. As atividades desenvolvidas possibilitaram aos estudantes assumir um papel protagonista no processo de construção do conhecimento, favorecendo o desenvolvimento do raciocínio lógico, da autonomia e do pensamento crítico.
Além disso, a integração entre teoria e prática, por meio da manipulação de materiais concretos e digitais, mostrou-se eficaz na facilitação da compreensão de conceitos abstratos, tornando o aprendizado mais acessível e contextualizado. Observou-se também maior engajamento dos estudantes, bem como a ampliação das interações colaborativas durante as atividades propostas.
Dessa forma, conclui-se que a proposta pedagógica apresentada constitui uma estratégia inovadora e eficaz para o ensino, podendo ser adaptada a diferentes contextos educacionais. Como perspectivas futuras, sugere-se a ampliação do uso dessas metodologias em outras áreas do conhecimento, bem como a realização de estudos que investiguem seus impactos a longo prazo no processo de aprendizagem.
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