Uma arquitetura pedagógica inclusiva para aprendizagem de sistemas complexos

Abstract

Muitas vezes os alunos com deficiência visual (DV) e/ou cegos são negligenciados no laboratório de ciências, limitando-se suas oportunidades de acesso total aos eventos de aprendizagem experiencial. À medida que as experiências virtuais, com sua alta dependência de interfaces visuais, se tornam mais comuns na sala de aula de ciências, tanto no ensino básico quanto no superior, o acesso é ainda mais limitado. Esta pesquisa investiga a inclusão desses estudantes por meio do desenvolvimento de uma arquitetura pedagógica inclusiva para a aprendizagem de sistemas complexos (SC), especialmente adaptada para estudantes com DV e/ou cegos. O intuito é oferecer um ambiente de aprendizagem equivalente ao dos estudantes com visão, promovendo uma compreensão interdisciplinar dos SC.A pesquisa combinou estudos teóricos sobre SC com a aplicação prática de uma arquitetura pedagógica, utilizando simulações multiagentes para facilitar a compreensão desses sistemas. O estudo também analisou as interações e o aprendizado desses estudantes em um ambiente educacional inclusivo. O experimento foi organizado em três etapas, com a participação de cinco estudantes, dos quais dois eram DV e/ou cegos. Todos os participantes realizaram simulações em um laboratório virtual acessível, desenvolvido com um modelo baseado em agentes e um módulo com suporte de Inteligência Artificial (IA) para consulta de dados. Utilizou-se a metodologia Design Science Research (DSR), com análise qualitativa dos dados. Os resultados indicam que a arquitetura pedagógica proposta contribuiu para a aprendizagem de conceitos de SC por estudantes com e sem DV e/ou cegos.As simulações multiagentes demonstraram ser uma ferramenta valiosa para representar as dinâmicas de SC de forma interativa. Além disso, a integração de métodos interdisciplinares e o uso de tecnologias assistivas facilitaram a compreensão e o engajamento dos estudantes com DV e/ou cegos. A abordagem holística e inclusiva ajudou a preparar os estudantes para compreender melhor os desafios propostos, proporcionando acesso igualitário à sala de aula, permitindo que explorassem modelos computacionais, coletassem dados de forma independente e assumissem um papel ativo no processo de aprendizagem, ampliando o senso crítico capaz de investigar problemas reais de forma consciente e agir diante dos desafios.

Students with visual impairments (VI) and/or blindness are frequently marginalized in science laboratory activities, thereby limiting their opportunities for full engagement in experiential learning processes. As virtual environments - characterized by a strong reliance on visual interfaces - become increasingly prevalent in science education at both primary and higher education levels, such exclusion is further exacerbated. This study aims to address this issue by proposing the development of an inclusive pedagogical architecture for the teaching and learning of complex systems (CS), specifically adapted to meet the needs of students with VI and/or blindness. The objective is to provide an equivalent learning environment to that experienced by sighted peers, fostering interdisciplinary comprehension of CS. The research integrates theoretical studies on complex systems with the practical application of a pedagogical architecture based on multi-agent simulations, designed to support conceptual understanding. Furthermore, the study investigates student interactions and learning processes within an inclusive educational setting. The intervention was structured into three stages and involved five students, two of whom were individuals with VI and/or blindness. All participants engaged in simulations within an accessible virtual laboratory, developed using an agent-based modeling framework integrated with an artificial intelligence (AI)-supported data query module. The research followed the Design Science Research (DSR) methodology, employing qualitative data analysis techniques. The findings suggest that the proposed pedagogical architecture effectively facilitated the learning of CS concepts for both students with and without VI. The multi-agent simulations proved to be a valuable pedagogical resource, enabling interactive representation of system dynamics. Moreover, the integration of interdisciplinary methods and assistive technologies enhanced both the accessibility and engagement of students with VI. The holistic and inclusive approach contributed to preparing students to better understand and critically reflect upon complex scientific phenomena, ensuring equitable access to learning opportunities, promoting autonomy in data exploration, and fostering active participation in the learning process. Ultimately, the proposed approach supported the development of critical thinking skills and empowered students to engage consciously and effectively with real-world challenges.