Neurociência e educação: evolução e processamento de informação

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As neurociências têm um potencial enorme para contribuir para a educação. Mas talvez o momento ainda não tenha chegado. Este é o argumento que vai ser desenvolvido ao longo do curso. Em cinco aulas serão discutidas as razões pelas quais ainda pode ser prematuro estabelecer uma conexão direta entre neurociência e educação. Mais proveitoso parece ser estabelecer uma ponte com determinadas correntes da psicologia científica, principalmente com a psicologia evolucionista e com a psicologia cognitiva. Até o presente momento a pesquisa neurocientífica tem contribuído mais para validar de forma convergente teorias oriundas da psicologia cognitiva do que feito contribuições propriamente inovadoras. É difícil encontrar algum resultado da neurociência relevante para a educação que já não tenha sido anteriormente descoberto na psicologia. O argumento desenvolvido é de que a neurociência se reveste de potencial para a educação, mas esta conexão precisa ser mediada pela psicologia cognitiva. Antes disso, porém, é preciso voltar para as origens evolutivas da aprendizagem e da educação, e do tipo de conhecimento ou herança cultural que é transmitido informal e formalmente de uma geração para outra. Posteriormente serão discutidas as limitações de processamento impostas pela arquitetura cognitiva humana, o processo de aprendizagem como aquisição de perícia, as influências experienciais e constitucionais na aquisição de motivação para o estudo e, finalmente, as implicações educacionais.

  1. Evolução e educação

evolutionA cognição humana consiste de um conjunto de estratégias evolutivamente estáveis. O domínio do folk knowledge (física, biologia e psicologia intuitivas)evoluiu para lidar com os problemas recorrentes no ambiente evolutivo da espécie, constituindo as habilidades biologicamente primárias. As capacidades e motivações intuitivas de aprender e ensinar foram selecionadas para responder às necessidades de folk knowledge. A aprendizagem de folk knowledge ocorre de forma natural e espontânea, através da interação social, e demanda poucos recursos de processamento controlado.  A cognição geral evoluiu para lidar com as incertezas e variabilidade do ambiente. A partir do momento em que a espécie humana adquiriu supremacia ecológica, as principais pressões de seleção passaram a ser intraespecíficas, associadas aos desafios da cooperação e competição. As pressões sócio-cognitivas de seleção impulsionaram o desenvolvimento da inteligência geral e da cultura, as quais constituem o domínio das habilidades biologicamente secundárias. A aquisição de habilidades secundárias somente ocorre através de esforço e dedicação, demandando recursos de processamento controlado. Ou seja, exige uma pedagogia. Também, não existe uma motivação intrínseca para a aprendizagem de habilidades secundárias. A motivação para aprendizagem de habilidades secundárias depende de auto-regulação, ou seja de processos de controle. A aceleração progressiva da evolução cultural tem criado um descompasso entre as crescentes exigências ambientais por conhecimento secundário e as limitações ao processamento de informação, impostas pelo desenho de um sistema selecionado para lidar com demandas proporcionalmente muito menores.

  1. Arquitetura cognitiva

funcaoexecutivaUma arquitetura cognitiva muito simples, composta de memória de longo-prazo (conhecimento), memória de trabalho e motivação pode contribuir para a compreensão do processo de aprendizagem escolar. Aprendizagem significa incorporar novos conhecimentos à memória de longo-prazo. O conhecimento acumulado, por sua vez, influencia a capacidade de aprendizagem de novos conhecimentos. O conhecimento é representado na memória de longo-prazo de modo dinâmico e associativo, sob a forma de fatos, procedimentos e esquemas. A aprendizagem depende da integração de informação nova aos conhecimentos previamente adquiridos. Quando mais conhecimento estiver disponível, mais facilmente esta integração ocorrerá. Sempre que surge uma questão potencialmente problemática, a mesma é representada na memória de trabalho. A memória de trabalho corresponde ao componente operacional do sistema mental, constituindo um análogo da memória RAM de um computador. O processamento na memória de trabalho é limitado quanto à sua capacidade e duração. A sobrecarga de processamento na memória de trabalho pode ser reduzida buscando uma solução previamente desenvolvida na memória de longo-prazo ou no ambiente. Quando existe uma solução prévia na memória que possa ser facilmente resgatada, o problema está resolvido. As soluções encontradas na memória são rápidas, baratas e eficientes. Caso não haja uma solução na memória de longo-prazo há necessidade de buscá-la no ambiente. A solução pode ser encontrada, p. ex., pedindo informação para alguém, consultando um texto, fazendo uma cola etc. As informações obtidas do ambiente também se associam a um baixo custo. Quando a informação não está disponível na memória de longo-prazo ou no ambiente, não sobra outro recurso, a não ser adotar uma estratégia de solução de problemas, procurando desenvolver uma solução nova, ad hoc. A estratégia de solução de problemas não é o método preferido pelos humanos. A solução de problemas exige processamento controlado, atenção e muito esforço. A solução de problemas é trabalhosa, demorada e incerta. As pessoas gostam dos resultados do pensamento, mas detestam pensar. Pensar é uma atividade aversiva para a maioria dos indivíduos. O engajamento e persistência em atividades que requerem processamento controlado, tais como a solução de problemas exigem motivação. Se a memória de trabalho é o motor que move a mente, a motivação é a fonte energética que sustenta a atividade deste motor. Considerando que a capacidade humana de processamento de educação é limitada, é possível entender a afirmação de William James de que a educação é cultivo dos bons hábitos. Quanto mais educada for uma pessoa mais bons hábitos ela terá desenvolvido. Isto significa que a pessoa terá adquirido uma série de rotinas que lhe permitem resolver a maioria dos seus problemas no piloto automático. Assim sobram mais recursos de processamento para se dedicar a outras atividades cognitivas mais complexas ou, inclusive, ao lazer. Um dos objetivos prioritários da educação é, portanto, automatizar o resgate dos fatos, bem como o acesso a perícia no uso de rotinas procedimentais e esquemas. Somente assim são liberados recursos para a reflexão crítica e para o enfrentamento de problemas de complexidade crescente.

  1. Aprendizagem

learnA aprendizagem de conhecimento secundário pode ser concebida como um processo de aquisição de perícia na resolução de problemas em um domínio específico. Sempre que as pessoas se impõem a tarefa de adquirir uma habilidade nova elas começam funcionando no modo controlado e progressivamente vão transferindo estas atividades para o piloto automático. Ao iniciar a aprendizagem de uma nova habilidade o indivíduo precisa prestar muita atenção e se esforçar. A probabilidade de erro é alta, exigindo monitorização constante da atividade mental e do comportamento. Além de sujeito a erro, o processo é bastante cansativo. Pode ser frustrante muitas vezes. Com a prática em problemas de um determinado domínio, o indivíduo vai adquirindo perícia. Perícia significa que a pessoa pode resolver as questões de forma automatizada e eficiente. Sem precisar pensar. A escolarização inicial focaliza aquisição de perícia em dois domínios culturalmente evoluídos, a leitura e a aritmética. A teoria simples da leitura postula a existência de duas etapas. A leitura de palavras isoladas deve preceder a compreensão de leitura. A leitura de palavras isoladas é mais simples e depende fundamentalmente das habilidades de processamento fonológico, principalmente da consciência fonêmico-ortográfica. A compreensão de leitura é mais complexa, exigindo capacidade de fazer inferências verbais, memória de trabalho, vocabulário e habilidades específicas de processamento textual. O objetivo da compreensão é que o indivíduo leia para aprender. Mas antes é preciso aprender a ler. A aritmética é organizada de modo mais hierárquico ainda. Algumas habilidades como o conceito de número, a contagem, o conceito das operações etc. constituem habilidades primárias e são adquiridos de forma intuitiva, quase espontânea. Outras estruturas e processos aritméticos, tais como o valor posicional, algoritmos, resolução de problemas verbalmente formulados, são mais complexos e requerem alguma forma de instrução. Um passo crucial na aprendizagem da aritmética é a aquisição dos fatos. Enquanto o resgate dos fatos aritméticos não estiver automatizado, o indivíduo não obterá sucesso nas etapas subseqüentes da hierarquia matemática, tais como o cálculo multidigital, a resolução de problemas verbalmente formulados e a álgebra. Os resultados da pesquisa neuropsicológica e neurocognitiva  servem como fonte de validação convergente para o modelo de aquisição de perícia da aprendizagem. Os estudos de neuroimagem funcional mostram que noviços e/ou crianças menores ativam mais áreas prefrontais quando estão começando a adquirir uma habilidade complexa. Com a prática e maestria, o foco de ativação se desloca para áreas corticais posteriores e subcorticais em peritos e/ou adolescentes. Como a lectoescrita e a aritmética são domínios do conhecimento secundário e não primário, resultantes da evolução cultural, não existe uma predisposição inata para adquirir perícia nestas habilidades. A aprendizagem da lectoescrita e da aritmética ocorre por um processo de exaptação, através da qual sistemas neurais desenvolvidos para processar a linguagem oral e as magnitudes são reciclados de forma a atender as novas demandas, impostas pela cultura.

  1. Motivação para o estudo

successComo a aprendizagem escolar é uma aquisição cultural, um domínio biologicamente secundário do conhecimento, não existe motivação intrínseca para estudar. A motivação para o estudo precisa ser adquirida. O comportamento de estudar é motivado pelo desejo de controle sobre os recursos ecológicos e sociais. Mas o desenvolvimento deste desejo de controle é um processo complexo, mediado por uma série de instâncias regulatórias. Uma das principais habilidades motivacionais que a escola deve propiciar para a criança diz respeito à auto-regulação. A escola se fundamenta no princípio de que a criança vai se engajar em comportamentos considerados, ao menos no início, aversivos, com o objetivo de ganhar uma recompensa no futuro. Este futuro pode estar mais próximo, como é o caso do boletim, ou da atenção dos pais e professoras. Ou então a recompensa pode ser projetada para um futuro muito mais distante, como p. ex., passar no ENEM e entrar em uma boa faculdade, ter uma profissão bem remunerada etc. Todos estes objetivos são mediados cognitivos, exigindo uma boa dose de abstração, memória de trabalho e capacidade de abdicar de gratificações imediatas em favor de recompensas maiores no futuro. Tanto a experiência quanto variáveis constitucionais influenciam a aquisição de motivações de controle relacionadas ao estudo. A experiência de sucesso no estudo é o caminho para um aumento das crenças de auto-eficácia e aquisição do gosto por esta atividade. O fracasso escolar é aversivo, desmoralizando e desmotivando o indivíduo. O currículo precisa ser adequado à capacidade do aluno, de tal forma que ele perceba que a aprendizagem está ao seu alcance através de um pequeno esforço. O erro é prejudicial à aprendizagem. As percepções dos pais e professoras são também importantes. De acordo com o famoso efeito Pigmalião, se os adultos têm crenças favoráveis  quanto ao potencial de uma criança, eles investem mais atenção na mesma, contribuindo para resultados mais favoráveis. O inverso ocorre quando os adultos têm uma opinião desfavorável quanto à capacidade e motivação aprendizagem. O conhecimento da influência das crenças dos adultos sobre a motivação e desempenho permite usá-las estrategicamente de forma a desenvolver o comportamento de estudar e promover o desempenho. Mas fatores constitucionais também influenciam no desempenho e na motivação. Os principais são a inteligência e o temperamento. A impulsividade, p. ex., dificulta a persistência com as tarefas escolares, as quais exigem capacidade de postergação do reforço. Como a inteligência e o temperamento são geneticamente determinados, a solução é, novamente, manipular o currículo. O currículo deve ser individualizado. Mais ainda naqueles casos de crianças que apresentem alguma dificuldade intelectual ou problemas de temperamento. A motivação para o estudo depende do sucesso escolar, ou seja, de uma adequação do currículo às capacidades do aluno.

  1. Por que o construtivismo não funciona?

missingO construtivismo é a principal ideologia educacional contemporânea e tem influenciado o pensamento pedagógico pelo menos nos últimos cinquenta anos. Sob suas diversas roupagens, o construtivismo postula que a aprendizagem deve acontecer através da experiência. O papel do professor não deve ser tanto o de instrutor, mas o de mediador, que cria situações-problema favorecendo a descoberta dos conteúdos curriculares através da experiência. Sobremaneira valorizada é a aprendizagem colaborativa através da interação social. Instruir, na perspectiva construtivista, pode até mesmo ser nocivo para as crianças, uma vez que lhes subtrai a oportunidade deaprender por conta própria. O construtivismo é o resquício de um ideal pedagógico romântico, segundo o qual os objetivos da educação não dizem tanto respeito à instrução ou aquisição de conhecimento,  mas sim à formação em caráter mais amplo, inclusive moral.

Por formação entenda-se cidadania, capacidade de pensamento crítico, valores morais, capacidade de participação social etc. Diversas são as razões pelas quais o construtivismo não funciona: 1) Negligência do caráter evoluído da mente humana; 2) Confusão entre as dimensões comportamental e cognitiva da atividade de aprender; 3) Confusão entre pedagogia e epistemologia; 4) Negligência das características da arquitetura cognitiva humana e das suas limitações de capacidade de processamento; 5) Negligência da eficácia e praticidade da instrução; 6) Negligência das diferenças individuais; 6) Negligência das influências constitucionais e experienciais subjacentes à motivação para estudar; 7) Objetivos excessivamente grandiosos e subespecificação dos meios para atingí-los. Neste resumo será discutido apenas um tópico, aquele relativo às limitações de capacidade da arquitetura cognitiva humana. A ênfase na aprendizagem por descoberta ou experiência pode colocar os alunos em uma situação de atenção dividida. Como a capacidade de processamento na memória de trabalho é limitada, recursos escassos precisam ser alocados para a descoberta da solução dos problemas, restando pouco recursos para a aprendizagem propriamente dita. A habilidade de responder aos desafios culturais crescentes corresponde à inteligência geral e se distribui na população de forma normal. O resultado é que alguns indivíduos vão apresentar mais e outros menos facilidade para a aquisição de conhecimentos secundários. Alguns vão poder adquirir habilidades secundárias de forma quase espontânea, a partir da exploração e interação com o ambiente físico e social. Outros indivíduos apresentarão mais dificuldade na aprendizagem de habilidades secundárias. Crianças com dificuldades intelectuais gerais ou déficits específicos no processamento fonológico, senso numérico ou habilidades sociais, têm menor probabilidade de aprender em situações informações de aprendizagem colaborativa. Para estes indivíduos torna-se necessário o desenvolvimento de estratégias instrucionais mais formais. Na aprendizagem colaborativa a intencionalidade flui bidireccionalmente entre os dois colaboradores, impondo maiores exigências do ponto de vista social cognitiva. Na aprendizagem, instrucional, por outro lado, a intencionalidade flui mais fortemente do instrutor para o aprendiz. Os conhecimentos atuais sobre a natureza evoluída e as limitações de capacidade da cognição humana sugerem que os métodos instrucionais precisam ser revalorizados, principalmente quando se trata da aprendizagem por crianças com dificuldades.

por Vitor Geraldi Haase
Doutor em Psicologia Médica pela Ludwig-Maximilians-Universität zu München
Professor titular do Departamento de Psicologia da UFMG
Coordenador do Laboratório de Neuropsicologia do Desenvolvimento (LND)

Leituras recomendadas

 Bernardin, P. (2012). Maquiavel pedagogo. Ou o ministério da reforma psicológica. Campinas: Ecclesia/Vide.

 Willingham, D. T. (2011). Por que os alunos não gostam da escola. Porto Alegre: ARTMED.