Inserção das Teorias da Carga Cognitiva e da Aprendizagem Multimídia nas licenciaturas em Biologia, Química e Ciências Naturais

Insertion of Cognitive Load Theories and Multimedia Learning in Degrees in Biology, Chemistry and Natural Sciences

Resumo

As diretrizes da teoria da carga cognitiva (TCC) e da teoria cognitiva da aprendizagem multimídia (TCAM), fundamentadas nas limitações da memória de trabalho, orientam o desenvolvimento de materiais educacionais que promovam uma aprendizagem mais eficaz. Apesar da relevância dessas teorias, um estudo publicado recentemente revelou que elas não são incluídas nos currículos dos cursos de licenciatura em física de universidades públicas brasileiras. No presente trabalho, foi realizado um levantamento documental, o qual demonstrou que essas teorias também não integram a maioria dos currículos de licenciatura em biologia, química e ciências naturais de universidades públicas federais e estaduais do país. A relevância deste resultado, que até onde sabemos, não se encontra na literatura, está em evidenciar a referida ausência da TCC e da TCAM, indicando a necessidade de discussões que avaliem a pertinência da incorporação dessas teorias nos mencionados currículos de cursos de formação de professores.

Palavras-chave:
teoria da carga cognitiva; teoria cognitiva da aprendizagem multimídia; formação de professores; currículo; licenciatura.

Abstract

The guidelines of the cognitive load theory (CLT) and the cognitive theory of multimedia learning (CTML), which are based on the limitations of working memory, guide the development of educational materials so that they promote better learning. Despite the relevance of these theories, a recently published study revealed that they are not included in the curricula of Physics teacher training courses at Brazilian public universities. In this paper, we build upon the findings of the aforementioned study by conducting a documentary survey indicating that these theories are also not included in most undergraduate curricula in biology, chemistry, and natural sciences at federal and state public universities in the country. The significance of this finding, which is not yet documented in the literature, highlights the absence of CLT and CTML. It emphasizes the necessity for discussions that evaluate the incorporation of these theories into existing teacher training curricula.

Keywords:
cognitive load theory; cognitive theory of multimedia learning; teacher education; curriculum; teaching degree.

Introdução

No ser humano, a atividade de processamento cognitivo da informação envolve três componentes: a memória sensorial (MS), a memória de trabalho (MT) e a memória de longo prazo (MLP) (Phillips, 2014). Neste sistema de memórias, os estímulos provenientes do ambiente são processados primeiramente pela MS, que os armazena por um curtíssimo intervalo de tempo. Estas informações são remetidas à MT, que é responsável por seu armazenamento e processamento. Após processadas na MT, as informações são transferidas para serem codificadas e armazenadas na MLP, que atua como um repositório de capacidade quase ilimitada, armazenando as informações por longos períodos de tempo (Baddeley; Eysenck; Anderson, 2011). A capacidade da MT é limitada quanto ao tempo em que uma informação pode ser nela mantida e também quanto à quantidade de informações que podem ser processadas simultaneamente. As referidas limitações podem influenciar o processamento das informações na MT caso este exceda a capacidade de armazenamento disponível (Gerjets et al., 2014; Young et al., 2014). A aprendizagem só acontece quando as informações resultantes do processamento realizado na MT são transferidas para a MLP. Se as limitações da MT impedirem o processamento bem-sucedido, a aprendizagem, consequentemente, também não será bem-sucedida, já que apenas parte das informações conseguirá ser processada na MT e, assim, transferida para a MLP. Portanto, as limitações da MT representam um entrave para o processo de aprendizagem (Gerjets et al., 2014).

As limitações da MT são bastante restritivas. A capacidade de retenção de uma informação na MT é limitada a cerca de 18 segundos (Peterson; Peterson, 1959; Solso, 1995). Quanto à capacidade, o limite para o armazenamento simultâneo na memória é de 7 ± 2 itens (não relacionados entre si). Essa limitação na capacidade de armazenamento foi verificada por Miller (1994). Posteriormente, Cowan (2001) verificou que a limitação de 7 ± 2 itens, indicada por Miller, é válida apenas para tarefas simples. Para tarefas complexas, que envolvem o cumprimento de duas tarefas entremeadas, por exemplo, esse limite é reduzido para quatro itens (Cowan, 2001; Mathy; Chekaf; Cowan, 2018). Essas limitações, por representarem um gargalo no processo de aprendizagem, condicionam a forma como aprendemos e, portanto, também a forma como ensinamos (Souza, 2010). Desse modo, as abordagens instrucionais devem levar em conta tais limitações.

A Teoria da Carga Cognitiva (TCC) e a Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimídia (TCAM) surgiram, respectivamente, nas décadas de 1980 e 1990 (Plass; Moreno; Brünken, 2010; Ramlatchan, 2019). É importante destacar que ambas as teorias compartilham características em comum. As duas concordam que as limitações de capacidade e duração da MT representam um gargalo para a aprendizagem, e propõem diretrizes de ensino para superar essas limitações, de forma a facilitar a aprendizagem (Gerjets et al., 2014). Ambas as teorias também são fundamentadas em nosso conhecimento sobre como percebemos, processamos, armazenamos e lembramos das informações. Por essa razão, ambas são denominadas teorias cognitivas. Além disso, tais teorias procuram determinar a maneira mais apropriada de integrar textos (sejam escritos ou falados) com imagens, de modo que o material educacional apresentado nesse formato não exceda a capacidade da MT, permitindo, assim, uma aprendizagem mais eficaz.

Tanto a TCC quanto a TCAM baseiam suas diretrizes em evidências científicas, não se limitando apenas às construções teóricas. Os benefícios proporcionados por cada uma de suas diretrizes, que visam aprimorar a eficácia da aprendizagem, contribuíram para que se destacassem como algumas das mais influentes teorias de ensino nos últimos vinte anos (Greenberg; Zheng, 2022; Plass; Moreno; Brünken, 2010; Sweller; Van Merriënboer; Paas, 1998). Estes são, portanto, os principais motivos para a pertinência da integração dessas teorias nos currículos de formação de professores de biologia, química e ciências naturais no Brasil, onde trabalhos recentes têm abordado e aplicado a TCC e a TCAM com o intuito de aprimorar o processo de aprendizagem (Almeida et al., 2014; Coutinho; Soares; Braga, 2010; Cursino; Ramos, 2016; França; Silva, 2020; Martins; Galego; Araújo, 2017; Matos et al., 2010; Menezes, 2021; Neves; Carneiro-Leão; Ferreira, 2016; Oliveira; Moreira, 2016; Silva; Fonseca, 2020; Silva; Fonseca; Correia, 2020; Silva et al., 2020; Sousa; Oliveira; Neves, 2023; Stafusa; Santos; Cardoso, 2020; Teodoro; Menezes, 2021).

Em relação à relevância da TCC e da TCAM para o processo de ensino e aprendizagem, espera-se que ambas as teorias estejam incluídas nos currículos de formação de professores de biologia, química, ciências naturais e física no Brasil. Quanto à licenciatura em física, um trabalho recentemente publicado (Neto et al., 2023) não identificou a TCC e/ou a TCAM nos currículos oferecidos pelas universidades públicas brasileiras (federais e estaduais).

O objetivo do presente trabalho é verificar se tal ausência também ocorre nos currículos de licenciatura em biologia, química e ciências naturais no Brasil. Ao verificar essa questão, pretendemos contribuir para a incorporação da TCC e da TCAM nos currículos desses cursos de formação de professores.

O presente trabalho está organizado da seguinte maneira: após a introdução, faremos uma breve revisão da TCC e da TCAM, bem como de sua importância na formação de professores; em seguida, exporemos o levantamento realizado no presente estudo e discutiremos hipóteses para a ausência da TCC e da TCAM na maioria dos cursos de licenciatura em biologia, química e ciências naturais, destacando a única ocorrência da TCC na ementa de uma disciplina do curso de química da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Por fim, apresentamos as considerações finais.

Breve reflexão sobre a importância TCC e TCAM na formação de professores

Sweller, Van Merriënboer e Paas (1998, p. 266, tradução nossa), autores da TCC, definiram carga cognitiva como “[...] um construto representando a carga que a realização de uma tarefa particular impõe ao sistema cognitivo”. Quando uma tarefa gera uma carga cognitiva excessiva, ou seja, quando o esforço cognitivo necessário (carga cognitiva) ultrapassa as limitações da MT, a aprendizagem é comprometida (Khalil et al., 2005). Para evitar uma sobrecarga, De Jong (2010, p. 105, tradução nossa) sugere: “[...] projetar materiais instrucionais que otimizem o uso da capacidade da memória de trabalho e evitem a sobrecarga cognitiva”

De acordo com a TCC, existem três tipos de carga cognitiva: a carga cognitiva intrínseca (denominada na TCAM de carga essencial), a carga cognitiva estranha e a carga cognitiva relevante (denominada na TCAM de carga generativa). A carga cognitiva intrínseca refere-se à carga imposta pela complexidade inerente ao conteúdo. Por exemplo, considerando que a resolução de uma equação diferencial é mais complexa do que uma operação de adição, a carga cognitiva intrínseca imposta para a resolução da equação diferencial será maior do que a imposta por um cálculo de adição.

A carga cognitiva estranha, relacionada à forma de apresentação do material, representa um esforço cognitivo irrelevante para a aprendizagem, consumindo parte dos limitados recursos da MT que poderiam ser utilizados para tal fim. Para que ocorra a aprendizagem, é preciso gerenciar esse tipo de carga, tornando o material instrucional mais acessível (Souza, 2010; Sweller, 2003). Como exemplo, podemos citar o efeito da atenção dividida. O efeito da atenção dividida é observado quando a aprendizagem por meio de um material com formato espacialmente integrado revela-se mais eficaz em comparação com a que se dá por meio de um material com formato espacialmente separado. O material instrucional com formato espacialmente separado é aquele em que o texto é posicionado distante da parte da imagem à qual se refere. Nessa situação, para que o estudante integre mentalmente essas duas fontes de informação espacialmente separadas, ele deverá ler o segmento de texto e buscar localizar na imagem a parte à qual o texto se refere. No entanto, caso o texto esteja próximo da parte da imagem a que se refere, essa busca visual torna-se desnecessária. A carga cognitiva gerada pela busca imposta pelo formato espacial separado é classificada como carga cognitiva (esforço mental) irrelevante/estranha, uma vez que representa um esforço mental irrelevante ou estranho à aprendizagem. Portanto, a estratégia que envolve a redução da carga associada ao efeito da atenção dividida é uma das estratégias de redução da carga cognitiva estranha (Souza, 2010).

A carga cognitiva relevante, introduzida em 1998, refere-se à carga imposta pelos processos de aprendizagem. É o esforço cognitivo que contribui para a formação e automação de esquemas (Clark; Nguyen; Sweller, 2006). Esquemas são estruturas mentais usadas para organizar o conhecimento (Souza, 2010, p. 25). Por isso, ao contrário da carga cognitiva estranha, que atrapalha a aprendizagem, a carga cognitiva relevante é benéfica para a aprendizagem (De Jong, 2010).

Por mais de três décadas, os pesquisadores da TCC têm se empenhado em desenvolver abordagens de ensino mais eficazes. Essas abordagens são analisadas em relação às práticas convencionais por meio de testes experimentais controlados. Quando um novo método demonstra ser superior ao convencional, essa superioridade é chamada de efeito (Sweller; Ayres; Kalyuga, 2011). Dos 29 efeitos integrados à TCC, ressaltamos os seguintes: efeito do exemplo resolvido, o efeito da atenção dividida, o efeito de modalidade, o efeito da redundância, efeito da sinalização e o efeito das autoexplicações.

De acordo com o efeito do exemplo resolvido, depois de receberem as mesmas instruções iniciais, um conjunto de estudantes que estuda exemplos resolvidos demonstra um desempenho mais eficaz em avaliações seguintes em relação ao grupo que tenta solucionar os mesmos problemas de maneira independente. O efeito da atenção dividida, como mencionado anteriormente, refere-se à situação em que as pessoas aprendem de maneira mais eficaz quando os materiais instrucionais exibem um formato espacialmente integrado, contrastando com um formato espacialmente separado. O efeito de modalidade é observado quando um material instrucional que combina uma imagem com texto falado resulta em uma aprendizagem mais eficaz em relação a um material instrucional que combina uma imagem com texto escrito. Então, o efeito de modalidade se manifesta quando apresentações de dupla modalidade (combinam áudio e vídeo) resultam em uma aprendizagem mais eficaz do que apresentações que utilizam apenas uma modalidade (apenas visual) da mesma informação, como indicado por desempenhos mais satisfatórios em testes de retenção e de transferência (Souza, 2010).

O efeito das autoexplicações diz respeito ao fenômeno em que indivíduos que explicam a si mesmos um determinado assunto que estão estudando (como resolver um exercício, por exemplo) alcançam notas superiores em avaliações do que aqueles que simplesmente estudam o mesmo assunto sem a autoexplicação.

Em relação à TCAM, o modelo de aprendizagem multimídia e os princípios para o design multimídia dessa teoria foram criados após a execução de inúmeras experiências ao redor do mundo (Mayer; Moreno, 2003). Aprendizagem multimídia é aquela em que o aprendiz busca construir uma representação mental coerente, a partir de mensagem instrucional multimídia (aquela que envolve palavras e imagens) (Mayer, 2021). A estrutura para esse tipo de aprendizado está enraizada em três pressupostos: canais duplos (verbal e visual), capacidade limitada da memória de trabalho (MT), e processamento ativo. Esses canais duplos indicam que temos diferentes canais no cérebro para o processamento de informações visuais e verbais (Mayer; Moreno, 1998). A capacidade limitada da MT mostra que há um limite para a quantidade de informações (verbais e visuais) que cada canal pode processar. No processamento ativo, o estudante se envolve ativamente na seleção, organização e integração de novas informações verbais e visuais, sendo auxiliado nessas tarefas por seus conhecimentos prévios (Mayer; Moreno, 2003).

A apresentação multimídia contém palavras (textuais e/ou auditivas) e imagens. Ao ter acesso à apresentação multimídia, os estudantes usam seus ouvidos e olhos para acessar as informações sonoras e visuais. O estudante determina quais textos/áudios e imagens serão armazenados na MLP. Para que o estudante processe e integre texto escrito e visualizações, o texto escrito ou visual que olhou primeiro precisa ser mantido ativo na MT, até que a informação correspondente em uma segunda fonte seja encontrada e processada (Rudolph, 2017). O aprendiz irá então integrar esses elementos selecionados (palavras e imagens) com conhecimentos prévios relevantes.

Mayer (2021) elaborou quinze princípios de design multimídia para guiar os designers na criação de materiais que tornem a aprendizagem mais eficiente. Esses princípios visam maximizar a capacidade dos recursos multimídia em transmitir informações de maneira clara e eficiente. São eles:

• - Princípio da coerência, que enfatiza a exclusão do material estranho, como texto, imagens e sons irrelevantes para a aprendizagem. Segundo Mayer (2021), a inclusão de elementos irrelevantes nas mensagens instrucionais pode prejudicar o aprendizado dos estudantes, gerando uma carga cognitiva estranha durante o processamento das informações. Moreno e Mayer (2000) argumentam que os estudantes não conseguem reter todas as informações que poderiam, justamente porque esses elementos irrelevantes distraem a atenção no momento da aprendizagem.

• - Princípio da sinalização, que aponta para a importância de destacar a organização do material essencial. Portanto, esse princípio sugere incluir dicas em uma apresentação multimídia para auxiliar o estudante na identificação da estrutura organização do material essencial. Conforme Johnson e Mayer (2012), guiar a atenção do aluno para o material essencial ajuda na seleção dos elementos verbais e visuais mais relevantes, facilitando a construção de um modelo mental coerente.

• - Princípio da redundância, que sugere que a aprendizagem é mais eficaz quando se utilizam gráficos acompanhados de texto falado, ao invés de gráficos combinados com texto falado e texto escrito. Segundo Mayer (2021), a redundância ocorre em uma apresentação multimídia quando a mesma informação é transmitida simultaneamente por meio de texto escrito e texto falado, além da inclusão de imagens. Essa combinação pode sobrecarregar o canal visual, pois textos escritos e imagens competem entre si, devido à capacidade limitada desse canal para processar informações.

• - Princípio da contiguidade espacial, que destaca a importância de apresentar palavras e imagens correspondentes próximas. Este princípio sugere que os textos devem ser posicionados próximos às imagens em uma apresentação multimídia, facilitando que o estudante estabeleça correlações imediatas sem demandar grande esforço cognitivo

• - Princípio da contiguidade temporal, que enfatiza a importância de apresentar palavras e imagens correspondentes de maneira simultânea. Esse princípio aponta que, em uma apresentação multimídia, a exibição simultânea de imagens e textos relacionados é crucial para evitar que os estudantes enfrentem dificuldades ao tentar correlacionar informações visuais e verbais. Tal sincronização é essencial para a construção de modelos mentais coerentes. Segundo Mayer (2021), ao apresentar narração e imagens ao mesmo tempo, diminui-se a probabilidade de sobrecarga cognitiva, uma vez que os canais auditivo e visual colaboram no processamento das informações.

• - Princípio da segmentação, que destaca a importância de apresentar a mensagem multimídia em segmentos. Sob essa ótica, o princípio da segmentação sugere que as informações em uma apresentação multimídia sejam divididas em partes menores. Segundo Mayer (2021), essa prática possibilita um maior controle sobre o conteúdo apresentado. Quando uma quantidade significativa de informações é apresentada de uma única vez, os estudantes podem ter dificuldades para assimilar tudo, especialmente se o material for complexo (Clark; Mayer, 2011) ou se tiverem escasso entendimento prévio sobre o tema. Assim, o princípio da segmentação busca aprimorar a aprendizagem multimídia, auxiliando o estudante a selecionar e organizar as informações essenciais de maneira lógica.

• - Princípio do pré-treinamento, que enfatiza a necessidade de conhecimento prévio dos conceitos fundamentais. Neste princípio, Mayer (2021) sugere que é útil realizar treinamentos antes de apresentar o conteúdo principal. Esse treinamento deve incluir características que ajudem os alunos a entender o material multimídia. A aplicação do princípio do pré-treinamento é especialmente importante para materiais instrucionais que são muito complexos, pois isso facilita a identificação dos aspectos mais importantes.

• - Princípio da modalidade, que afirma que a aprendizagem é melhor quando se utiliza imagens e palavras faladas. Segundo esse princípio, apresentações multimídia devem empregar imagens e narração para transmitir informações, ao invés de combinar imagens com texto escrito. Mayer (2021) explica que a combinação de palavras escritas e imagens, sendo processadas pelo canal visual, pode sobrecarregar a memória e prejudicar o processo de aprendizagem.

• - Princípio de multimídia, que sugere que a combinação de palavras e imagens é mais eficaz para o aprendizado do que o uso exclusivo de palavras. Segundo Mayer (2021), a concepção de multimídia vai além de textos escritos e imagens, englobando toda forma de mídia escrita ou falada, bem como imagens, vídeos, animações, ilustrações, entre outros. A coerência no uso de recursos visuais e verbais na instrução multimídia facilita o processamento cognitivo.

• - Princípio da personalização, que sugere que a aprendizagem é melhor com palavras em estilo coloquial. De acordo com Mayer (2021), é aconselhável apresentar as informações de forma dialogada, em vez de formal, para aprimorar a aprendizagem. Esse princípio é fundamental, pois facilita a compreensão do aluno e aproxima os componentes formativos. Clark e Mayer (2011) destacam que o uso da primeira ou segunda pessoa, ou a adoção de um tom mais amigável, pode favorecer a personalização. No entanto, é essencial não exagerar para evitar desviar a atenção do aluno e comprometer o objetivo da aprendizagem.

• - Princípio da voz, que propõe que a aprendizagem é mais eficaz quando se usa uma narração com voz humana natural, em contraste com uma voz artificial. Esse princípio está em consonância com o princípio da personalização, que sugere que a interação social facilita o aprendizado. A forma como a voz é empregada e suas características podem impactar o estado emocional do aluno. De acordo com Mayer e DaPra (2012), a utilização da voz humana contribui para um aprendizado mais eficaz, mesmo na ausência de agentes virtuais.

• - Princípio da imagem, que indica que o uso de personagens falantes na instrução multimídia pode não facilitar necessariamente a aprendizagem. Imagens estáticas de professores, instrutores ou agentes pedagógicos animados (APA) exibidas na tela podem desviar a atenção e gerar desconforto nos estudantes, pois essas representações não capturam os movimentos, olhares e gestos naturais dos seres humanos. Isso pode violar o princípio da coerência e levar a um processamento cognitivo estranho. Por outro lado, uma imagem é eficaz na aprendizagem quando contribui para o princípio da sinalização, ajudando o aluno na organização e estruturação do conteúdo. Mayer, Sobko e Mautone (2003) indicam que os alunos assimilam conhecimento ao estabelecer uma comunicação familiar com a ferramenta multimídia, transformando-a em uma forma de interação social.

• - O princípio da corporeidade, que sugere que a aprendizagem é mais eficaz quando as apresentações multimídia apresentam um alto grau de incorporação, como quando a imagem do instrutor na tela inclui gestos, movimentos corporais e expressões faciais. A movimentação visível de um professor ou assistente pedagógico animado (APA) na tela cria um ambiente social que promove a colaboração entre os alunos. Essa interação estimula um maior empenho dos alunos para entender a mensagem instrucional, resultando em uma compreensão mais aprofundada. Essa presença ativa do instrutor é conhecida como alta corporeidade. Por outro lado, quando o professor ou APA exibe pouca expressividade física na tela, resultando em uma presença menos marcante, isso é denominado baixa corporeidade. A falta de expressividade física pode ser confusa ou incômoda, pois a presença de um personagem não humano ou que não age naturalmente pode ser uma distração. Dessa forma, a ausência de uma presença física expressiva pode impactar negativamente o envolvimento e o aprendizado dos estudantes (Mayer, 2021).

• - Princípio da imersão: sugere que a utilização de realidade virtual imersiva em 3D não garante necessariamente uma facilitação do processo de aprendizagem. Embora a realidade virtual possa intensificar as reações emocionais dos alunos e promover um maior envolvimento, gerando um interesse mais genuíno, o excesso de detalhes oferecido por essa tecnologia pode sobrecarregar a memória e causar distrações, desviando a atenção do conteúdo principal da aula. Isso pode contrariar o princípio da coerência. Portanto, é crucial encontrar um equilíbrio no uso da realidade virtual imersiva na educação para aproveitar seus benefícios emocionais e de engajamento, enquanto se minimizam as distrações que possam prejudicar o aprendizado (Mayer, 2021).

• - O princípio da atividade generativa, que destaca a relevância de atividades de aprendizagem que envolvem a construção ativa do conhecimento, como resumir, mapear, desenhar, imaginar, testar, explicar, ensinar ou encenar. Ao participarem dessas atividades, os alunos são estimulados a engajar-se em processos cognitivos significativos, como a seleção de informações relevantes, a organização coerente dessas informações e a integração com o conhecimento previamente armazenado na memória de longo prazo.

O propósito dessas atividades é promover e direcionar o processo cognitivo dos alunos durante a aprendizagem, auxiliando na construção do conhecimento de maneira construtiva. Isso envolve orientar os alunos na escolha das informações principais, na estruturação clara do material e na combinação das novas informações com o conhecimento prévio, conectando elementos verbais e visuais relevantes. A participação dos alunos em atividades geradoras leva a uma compreensão mais profunda e a um desempenho mais eficaz na aplicação do conhecimento em diversos contextos de aprendizagem (Fiorella; Mayer, 2015; Mayer, 2021).

Considerando a importância da utilização de todos esses princípios na concepção de materiais e atividades de ensino, torna-se importante que eles sejam ensinados nas disciplinas dos programas de formação de professores nas áreas de biologia, química e ciências naturais (Braga et al., 2019). Entretanto, no Brasil, a formação de professores ainda é fortemente marcada pelo construtivismo, sendo que algumas outras abordagens, como, por exemplo, as associadas à ciência cognitiva, são frequentemente ignoradas (Haase; Júlio-Costa; Silva, 2015), o que gera desafios associados a uma provável não aceitação da inserção dessas teorias nos cursos de licenciatura. Mesmo em âmbito internacional, Zhang et al. (2022) apontam que o movimento em direção à aprendizagem por investigação, uma das principais formas de ensino construtivista, tende a ignorar evidências encontradas no âmbito da própria TCC, o que se reflete na prática de professores que evitam instrução explícita. Essa provável não aceitação decorre do fato de que, enquanto o construtivismo privilegia práticas de aprendizagem minimamente orientadas (Kirschner; Sweller; Clark, 2006), em que se espera que o aluno construa o conhecimento por si mesmo, a TCC e a TCAM defendem um ensino completamente orientado, isto é, explícito e direto, com o professor fornecendo todas as informações e guiando passo a passo o processo de aprendizagem (Souza; Valente, 2014).

Levantamento realizado

Para este trabalho, realizamos um levantamento sobre a presença da TCC e da TCAM nos currículos dos cursos de licenciatura em biologia, química e ciências naturais, oferecidos pelas universidades públicas (federais e estaduais). Adotamos como metodologia a pesquisa documental, definida como aquela que foca na análise de fontes de informação, tais como jornais, livros, relatórios, entre outros (Gil, 2002). As universidades foram selecionadas com base nos dados do Censo da Educação Superior de 2022 (Inep, 2022). Utilizamos, para a coleta de dados, os projetos pedagógicos de curso, as grades curriculares e os ementários das disciplinas relacionadas aos cursos mencionados, abrangendo 109 universidades brasileiras, sendo 69 federais e 40 estaduais. No período de 19 de fevereiro de 2024 a 21 de setembro de 2025, realizamos buscas nos documentos encontrados nas páginas eletrônicas das instituições mencionadas. Em tais documentos, procuramos pelos termos teoria da carga cognitiva e teoria cognitiva da aprendizagem multimídia, verificando se essas teorias eram citadas. Além disso, verificamos se nos referidos documentos, ainda que esses termos não estivessem citados explicitamente, havia termos correlatos que indicassem a presença da TCC e da TCAM.

Universidades estaduais: resultados do levantamento

Licenciatura em biologia

Das 40 universidades estaduais existentes, constatamos a ausência de cursos de licenciatura em biologia em sete universidades: UEMG, UNAC, UNITINS, UNCISAL, UEPI, UERGS e UDESC. Das 33 universidades que ofertavam o curso de licenciatura em biologia, foi constatado que nenhuma delas apresentou disciplinas específicas ou referências bibliográficas relacionadas à TCC ou à TCAM.

Licenciatura em química

Como mencionado anteriormente, das 40 universidades estaduais existentes, constatamos a ausência de cursos de licenciatura em química em sete universidades: UNAC, UNITINS, UNCISAL, UNIMONTES, UPE, UERGS e UENP. Das 33 universidades que ofertavam o curso de licenciatura em química, verificamos que nenhuma delas apresentou disciplinas específicas ou referências bibliográficas relacionadas à TCC ou à TCAM.

Licenciatura em ciências naturais

Das 40 universidades estaduais existentes, foi observada a ausência de cursos de licenciatura em ciências naturais em 35 delas. Ou seja, somente cinco universidades (UEAP, UEMASUL, USP, UEPA e UERR) ofertavam o curso de licenciatura em ciências naturais. Verificamos que em nenhuma delas foi identificada a presença de disciplinas específicas ou referências bibliográficas relacionadas à TCC ou à TCAM.

Universidades federais: resultados do levantamento

Licenciatura em biologia

Das 69 universidades federais existentes, identificamos a ausência de cursos de licenciatura em Biologia em 13 universidades: UFOPA, UFT, UNIFAP, UFAPE, UFERSA, UFSB, UNILAB, UNIVASF, UFCAT, UFNT, UNIFESP, UFCSPA e UNILA. Nas 56 universidades restantes, foi constatado que nenhuma delas apresentou disciplinas específicas ou referências bibliográficas relacionadas à TCC ou à TCAM.

Licenciatura em química

Das 69 universidades federais existentes, constatamos a ausência de cursos de licenciatura em química em 11 universidades: UFRA, UFAPE, UFCG, UFDPAR, UFERSA, UFS, UFSB, UFR, UFFS, UNIFESP e UFCSPA. Em 58 das universidades que ofertavam o curso em questão, foi constatado que apenas a Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) incorporava o estudo da TCC, na disciplina Tecnologia da Informação e Comunicação no Ensino I. No que se refere à TCAM, a Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA) abordava na ementa da disciplina Instrumentação para o Ensino de Química I o tema intitulado Teorias de Aprendizagem Multimídia.

Licenciatura em ciências naturais

No que se refere ao curso de licenciatura em ciências naturais, nas 69 universidades federais, observou-se a presença desse curso em 22 delas: UFAM, UFPA, UNIFESSPA, UFAL, UFBA, UFCA, UFMA, UFPB, UFPI, UFSB, UNILAB, UNIVASF, UFMS, UFMT, UNB, UFF, UNIFESP, FURG, UFPR, UFRGS, UNILA e UNIPAMPA. Dessas 22 universidades, foi constatado que nenhuma delas apresentou disciplinas específicas ou referências bibliográficas relacionadas à TCC ou à TCAM.

Discussão

Discutiremos a seguir algumas hipóteses para explicar a ausência da TCC e da TCAM em praticamente todos os cursos de licenciatura em biologia, química e ciências naturais, excetuando-se a presença da TCC na ementa de uma disciplina do curso de química da UFSM.

Uma primeira hipótese para explicar a mencionada ausência é a de que a TCC e a TCAM não tenham sido suficientemente difundidas entre os responsáveis pela elaboração das grades curriculares dos referidos cursos. Entre os fatores que contribuem para a inserção de uma teoria nos currículos de formação docente em um país, destaca-se a sua divulgação por meio de publicações científicas e eventos acadêmicos. A divulgação no Brasil, por exemplo, da teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel se inicia na década de 1970, com a realização de atividades como os cursos sobre essa teoria ministrados para programas de Pós-Graduação na Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP) pelo professor Joel Martins (Ronca, 1994). Em 1975, Ausubel visitou o Brasil e coordenou um seminário avançado na PUC-SP, reunindo 25 pesquisadores de diferentes regiões do país (Ronca, 1994). A primeira obra de Ausubel traduzida no Brasil - Psicologia Educacional¹ - foi publicada no início da década de 1980. A partir de divulgações como essas, seguiram-se inúmeros trabalhos de investigação sobre os mais diferentes aspectos da teoria de Ausubel, bem como essa teoria foi sendo gradativamente incluída nos currículos de formação de professores.

Atualmente, tudo indica que a TCC e a TCAM ainda estão, nos aspectos mencionados a seguir, em um estágio de divulgação no Brasil anterior àquele pelo qual passou a teoria da aprendizagem significativa na década de 1970 (conforme mencionado no parágrafo anterior).

Enquanto Ausubel visitou o Brasil em 1975 divulgando a sua teoria, Sweller (2024)² afirma que nunca esteve no país, e não foram encontrados registros da vinda de Mayer ao Brasil. Em relação à divulgação da TCC e da TCAM no Brasil por livros, enquanto ao final da década de 1970 já havia livros de Ausubel traduzidos para o português, até hoje nenhum dos livros de Sweller ou Mayer foi traduzido para o nosso idioma. Em resumo, uma das hipóteses para a ausência da TCC e da TCAM nos currículos de formação de professores consiste no estágio relativamente inicial da divulgação dessas teorias no Brasil.

Outra possível hipótese para a quase total ausência da TCC e da TCAM nas referidas ementas está relacionada à predominância do construtivismo na formação de educadores brasileiros (Haase; Júlio-Costa; Silva, 2015). Educadores construtivistas frequentemente rejeitam a teoria da carga cognitiva (Kirschner; Sweller; Clark, 2006), uma vez que esta propõe um ensino completamente orientado (explícito e direto) como estratégia para lidar com as limitações da memória de trabalho nos estágios iniciais da aprendizagem (antes de o aprendente adquirir expertise). A abordagem da TCC é percebida como oposta aos princípios construtivistas (Souza; Valente, 2014) e tal percepção pode ainda ter sido estendida à TCAM, uma vez que a mesma é uma derivação direta da TCC (Mayer, 2021). Tal percepção pode ter contribuído para a ausência da TCC e da TCAM na quase totalidade dos currículos dos cursos de formação de professores de biologia, química e ciências naturais.

Sobre a inclusão da TCC na ementa do curso de licenciatura em química da UFSM, seria necessário realizar uma investigação mais aprofundada para obter uma explicação apropriada. Entretanto, uma possibilidade para explicar tal presença é a existência de um possível vínculo entre alguns professores e pesquisadores dessa universidade e a TCC. Com o intuito de verificar a consistência dessa hipótese, foi realizada uma pesquisa em artigos sobre a TCC, ou que utilizem a TCC em seu referencial teórico, cujos autores estejam afiliados à UFSM. Nesse sentido, foram encontrados vários artigos com autores nesta condição (Contreras; Ellensohn; Barin, 2017; Fajardo; Zimmermann, 2020; Falcade; Abegg; Falcade, 2020, 2024; Falcade et al., 2022; Santos; Klein; Barin, 2018). A existência desses trabalhos vem, portanto, reforçar a hipótese inicialmente levantada. No entanto, diversos outros artigos sobre a TCC têm autores cuja afiliação não está associada à UFSM (como, por exemplo: Aguiar; Correia, 2016; Correia; Aguiar, 2019; Lopes; Martins; Siqueira, 2020; Mamede et al., 2019; Merlin; Pereira; Pacheco Junior, 2016; Oliveira Neto; Huang; Melli, 2015). Nesse sentido, a existência de vínculo de alguns professores e pesquisadores com a produção de artigos relativos à TCC parece ser um fator relevante, mas não suficiente para a inclusão dessas teorias nos currículos dos cursos de formação de professores. Por exemplo, os autores da presente pesquisa estudam a TCC e a TCAM desde 2008. No entanto, somente recentemente, como um reflexo das pesquisas e estudos desses autores, foram dados passos na direção de incluir a TCC e a TCAM na ementa de um curso de licenciatura de uma universidade à qual um dos autores é afiliado.

Considerações finais

O estudo apresenta um panorama geral, rico em informações sobre a presença da TCC e da TCAM nos currículos de cursos de formação de professores de biologia, química e de ciências naturais oferecidos pelas universidades públicas brasileiras. A pesquisa em questão abrange 109 universidades do país, das quais 69 são federais e 40, estaduais. Concluímos que a TCC e a TCAM não constam nos currículos de licenciatura em biologia e ciências naturais, e que também não estão incluídas na maioria dos currículos de licenciatura em química dessas universidades, sendo que apenas a UFSM incorpora a TCC no currículo de licenciatura em química, enquanto a UNIPAMPA a aborda em uma disciplina com o tema Teorias de Aprendizagem Multimídia. É importante destacar que o resultado apresentado é significativamente original, uma vez que, até onde se sabe, não existe na literatura outro levantamento como esse, a partir do qual se tem acesso direto às informações aqui expostas. Destacamos, ainda, que o resultado apresentado é notavelmente relevante, visto que a ausência da TCC e da TCAM pode prejudicar as práticas de ensino que futuros professores venham a aplicar. Assim, o presente estudo pode contribuir para o processo de inserção da TCC e da TCAM nos currículos de formação de professores.

O trabalho apresenta e discute várias hipóteses que aprofundam a compreensão do resultado obtido. A primeira delas sugere que a TCC e a TCAM ainda não foram suficientemente divulgadas, inclusive entre os responsáveis pela formulação das grades curriculares desses cursos. Conforme discutido, tais teorias ainda se encontram em um estágio inicial de divulgação no Brasil, o que pode limitar seu reconhecimento e adoção. Uma segunda hipótese reside na predominância do construtivismo na formação de educadores no país. Conforme discutido, há menção na literatura a uma rejeição frequente por parte de educadores construtivistas, uma vez que a abordagem de ensino completamente orientada da TCC é percebida como oposta aos princípios construtivistas. Discutiu-se, ainda, que essa percepção pode ser estendida à TCAM, uma vez que ela é uma derivação direta da TCC. É possível que essa percepção tenha contribuído para a ausência da TCC e da TCAM na quase totalidade das ementas analisadas. A partir dessas hipóteses, concluiu-se que uma inserção gradual da TCC e da TCAM nos currículos de cursos de formação de professores seria consequência de uma maior divulgação da TCC e da TCAM (por exemplo, traduzindo os livros de Mayer e Sweller para a língua portuguesa), bem como da ampliação da discussão sobre a não oposição dos princípios da TCAM (destinados a guiar a criação de materiais multimídia que evitem a sobrecarga desnecessária da memória de trabalho) aos princípios construtivistas. No Brasil, onde há uma demanda por professores com excelente formação em biologia, química e ciências naturais, essas ações devem favorecer a implementação progressiva da TCC e da TCAM nos currículos de formação desses profissionais.

• 1
  Título original: Educational psychology: A cognitive view.
• 2
  Contato realizado via correio eletrônico (e-mail).

Agradecimentos

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.

Os autores e as autoras agradecem o apoio parcial do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) - Brasil.

Declaração de Disponibilidade de Dados

Os dados da pesquisa estão incluídos no próprio texto do manuscrito.

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Editado por

• Editor:https://orcid.org/0000-0002-5018-3621 Roberto Nardi

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  17 Jul 2026
• Data do Fascículo
  2026

Histórico

• Recebido
  21 Mar 2025
• Aceito
  11 Nov 2025