Meta-análise do princípio da modalidade

Paul Ginns

Institute for Teaching and Learning, 3rd Floor Carslaw Building F07,
University of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia

Resumo

Este artigo analisa as pesquisas efectuadas sobre o Princípio da Modalidade, a prática educativa de apresentar informação gráfica de uma forma visual, e documentação relacionada através do modo auditivo. Métodos de meta-análise foram aplicados a 43 efeitos independentes (39 experiências individuais e 4 experiências em grupo). Importantes hipóteses relativas aos benefícios de apresentar informação em diferentes modalidades foram confirmadas, incluindo o efeito de duas variáveis testadas, o efeito do nível de interactividade dos elementos e ritmo de apresentação, e o efeito entre determinadas áreas de estudo. O forte efeito da modalidade observado em condições controladas deve ser pesado contra os custos adicionais de desenvolvimento de materiais de instrução áudio-visuais.
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1. Introdução

As mudanças operadas nas últimas duas décadas nas Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) têm estado associadas a um crescimento correspondente na utilização dos computadores em todos os níveis de educação. O avanço da tecnologia não garante, porém, um ensino eficaz. Este artigo analisa a investigação no princípio da modalidade, o qual afirma que a aprendizagem será melhorada se as informações textuais forem apresentadas num formato audível, em vez do habitual formato visual, quando essas informações textuais são acompanhadas com informação visual relacionada, tal como um gráfico, um diagrama ou animação. Este estudo sintetiza 43 resultados experimentais num leque de domínios - conteúdo, resultados, características dos estudantes - usando métodos meta-analíticos. As teorias subjacentes ao princípio da modalidade são descritas de seguida..

1.1. Teorias de apresentação da informação de modalidade múltipla

Penney (1989) analisou a investigação sobre os efeitos das apresentações visuais e auditivas na retenção a curto prazo de estímulos verbais, desenvolvendo a hipótese de correntes separadas no princípio da modalidade. Este modelo da estrutura da memória a curto-prazo defende que a informação apresentada num modo auditivo é automaticamente encriptada quer no código A (acústico), que na ausência de uma entrada subsequente pode ser mantido por um minuto sem uma percepção consciente, quer no código P (fonético) que é gerado internamente por uma articulação silenciosa da informação visual (e.g. palavras). A informação apresentada visualmente é mantida para ser codificada no código P (fonético) e num código visual. De acordo com a hipótese das correntes separadas, "é a persistência do código A (acústico) que provoca a memória de itens auditivos recentes relativos a itens visuais nas tarefas da memória a curto prazo e daí produzir o princípio da modalidade" (Penney, 1989, p. 399).

Os estudos analisados por Penney (1989) costumavam usar tarefas laboratoriais experimentais altamente restritas, tais como "efeito de sombra", interferência selectiva e curtas tarefas digitais. Várias teorias de desenho educacional abordaram as circunstâncias em que a apresentação da informação em modalidades múltiplas pode ajudar a aprendizagem de materiais educacionais reais. A Teoria da Carga Cognitiva é a teoria de um modelo educacional que tem como base o papel fundamental que a arquitectura cognitiva do estudante desempenha na aprendizagem (ver Sweller, 1999, 2003; Sweller, van Merrie¨nboer, & Paas, 1998). A teoria focaliza-se nas consequências instrutivas de uma memória de trabalho limitada (Miller, 1956), que pode ser envolvida pelo conhecimento, apresentada de forma esquemática na memória a longo prazo (Chase & Simon, 1973; De Groot, 1965, 1966). Tais esquemas actuam para reduzir a carga da memória de trabalho durante a aprendizagem e a resolução de problemas, especialmente quando estas são parcialmente ou totalmente automatizadas (Kotovsky, Hayes, & Simon, 1985; Schneider & Shiffrin, 1977; Shiffrin & Schneider, 1977). A Teoria da Carga Cognitiva engloba o modelo de Baddeley (1992) da memória de trabalho, que consiste em três pretensos subsistemas: um controlador de atenção designado executivo central que, modera o processo de armazenamento da informação e processa a cache visual em dois sistemas "escravos" amplamente independentes (mantendo a informação visual e espacial codificadas); e o circuito fonético (mantendo a informação baseada na voz). De acordo com a teoria da carga cognitiva, a capacidade da memória de trabalho para aprender pode ser efectivamente ser alargada se a informação gráfica a ser aprendida (e.g. diagrama) for apresentada visualmente, e ser subsequentemente processada na cache visual, e a informação textual associada ser apresentada num formato auditivo. e ser subsequentemente processada no loop fonético. Por outro lado se toda a informação a ser aprendida for apresentada visualmente, a teoria da carga cognitiva defende que o aprendente tem que primeiro processar a totalidade do material na cache visual, aumentando a probabilidade de que a sua capacidade de memória de trabalho fique sobrecarregada e de que a aprendizagem progrida. O foco da descrição da teoria da carga cognitiva nos efeitos da modalidade é o aumento na disponibilidade da capacidade da memória de trabalho resultante da apresentação da informação em ambos os modos, visual e auditivo.

Uma possível limitação da descrição da teoria da carga cognitiva da apresentação da múltipla modalidade de informação é a sua falta de especificação do princípio da representação. A teoria cognitiva da aprendizagem multimédia de Mayer (2001) dá ênfase ao papel de aprendizagens significativas, que ocorrem quando o aprendente selecciona material relevante de um leque de informação, organiza-a numa representação coerente numa capacidade limitada da memória de trabalho e a integra com conhecimento já existente na memória a longo prazo. A teoria de Mayer engloba elementos da teoria de código duplo de Paivio (1986) que, como as descrições de Penney (1989) e Baddeley (1992) enfatiza a existência de canais de processamento qualitativamente diferentes na arquitectura do conhecimento humano. De acordo com esta teoria a apresentação de modo de código duplo da informação a ser aprendida permite serem feitas ligações referenciais mais ricas entre a informação visual e auditiva temporariamente representadas em espaços separados na memória de trabalho.

Estudos recentes de Tabbers (2002; Tabbers, Martens, & van Merrienboer, 2000, 2001, 2004) lançaram a dúvida numa explicação simples do efeito de modalidade sobre a "expansão da capacidade cognitiva". Questionam o uso da teoria da carga cognitiva no modelo da memória de trabalho de Baddeley (1992), chamando a atenção que nesse modelo o texto visualmente apresentado é transformado num código fonético e depois processado num loop fonético ou seja, o mesmo que texto falado, em vez de elementos apresentados verbalmente e graficamente serem preservados em sistemas separados. Ao longo de várias experiências, Tabbers e os colegas descobriram que a superioridade duma apresentação gráfica com texto falado sobre a apresentação de gráficos com texto impresso sob condições system-paced desapareceram ou foram invertidas quando os estudantes foram capazes de estabelecer o seu próprio ritmo através dos materiais de instrução. Argumentam ainda que em condições de apresentação a um ritmo próprio, gráficos com um texto impresso têm a vantagem da contiguidade temporal (ver Mayer & Anderson, 1991, 1992; Mayer & Sims, 1994; Mayer, Moreno, Boire, & Vagge, 1999): ou seja, através de uma apresentação simultânea de elementos textuais e gráficos relacionados, os estudantes não têm de aumentar os recursos cognitivos no processo adicional de procura e correspondência de elementos de informação relacionados. Em comparação, os estudantes que observam gráficos com texto impresso a uma velocidade ritmada têm de constantemente mudar entre diferentes elementos verbais e gráficos e tentar integrá-los mentalmente, um processo que envolve uma atenção dividida e daí uma carga cognitiva elevada e suplementar. Em condições de ritmo próprio, os textos visualmente apresentados podem ser mais eficazes apesar da possibilidade de uma atenção dividida, porque os estudantes podem usar esse formato de um modo mais flexível. Podem ler ao seu ritmo e prestar mais ou menos atenção a diferentes elementos de informação, de acordo com os níveis de conhecimento actuais dos estudantes, o que se pode comparar à audição de um texto num gráfico com texto falado.

Princípios da modalidade desde que foram descobertos por numerosos investigadores educacionais - são mostrados na tabela 1 pormenores de estudos experimentais incluídos na presente meta-análise. Os efeitos são apresentados por ordem de magnitude do positivo para o negativo.

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2. Objectivos da meta-análise

As hipóteses mais importantes testadas na meta-análise são as seguintes:

Hipótese 1. A apresentação de materiais educacionais usando a combinação de um modo auditivo para informação textual, tal como um texto falado, e um modo visual para informação gráfica, tais como ilustrações, tabelas, animações, etc., serão mais eficazes do que a apresentação da informação em formato visual, tal como um texto impresso com ilustrações, tabelas ou animações.

Hipótese 2. A importância deste princípio é moderada pelo nível do elemento interactividade dos materiais de aprendizagem. O elemento interactividade refere-se até que ponto a tarefa de aprendizagem requer ao estudante reter simultaneamente, na memória de trabalho, vários pedaços de informação relacionados, para que os entenda e depois aprenda o conceito ou o procedimento (Cerpa, Chandler, & Sweller, 1996; Chandler & Sweller, 1996; Sweller, 2003). Aprender vocabulário estrangeiro é um exemplo de uma tarefa com um baixo elemento de interactividade: a dificuldade de associar e emparelhar tais tarefas decorre do elevado número de elementos a aprender e não da sua complexidade intrínseca. Por outro lado, a aprendizagem da gramática de uma língua estrangeira é o exemplo de uma tarefa com um alto elemento de interactividade, porque múltiplos e simultaneamente referentes elementos de informação têm que ser guardados na memória de trabalho para que a compreensão e a aprendizagem aconteçam. Em condições em que há um baixo elemento de interactividade, o resultante baixo nível da carga cognitiva intrínseca pode significar que a aprendizagem não é retardada em condições elevadas de carga suplementar, uma vez que uma carga adequada de capacidade cognitiva ainda está disponível para uma construção esquemática (Leahy et al., 2002; Tindall-Ford, Chandler, & Sweller, 1997). No contexto do princípio da modalidade a combinação de uma elevada carga cognitiva intrínseca (uma função de materiais com um elevado elemento de interactividade) e uma elevada carga cognitiva adicional (devido à atenção dividida entre os materiais impressos e textuais) pode levar a uma sobrecarga cognitiva impedindo uma construção esquemática. Em tais circunstâncias a apresentação de uma informação textual como um texto falado pode efectivamente aumentar a capacidade cognitiva disponível para a aprendizagem. Porém, em condições de um baixo elemento de interactividade, a capacidade cognitiva intrínseca será baixa e, daí, níveis combinados de uma carga cognitiva intrínseca baixa e adicional alta podem não ser suficientes para sobrecarregar a memória de trabalho e atrasar a aprendizagem.

É importante notar que não há uma medida objectiva do elemento de interactividade porque um estudante com um programa apropriado experimentará um conjunto de elementos relacionados como um único elemento na memória de trabalho, enquanto outro estudante sem esse programa (i.e. um noviço) tem que guardar os elementos relacionados e simultaneamente as suas relações na memória de trabalho, para poder compreender e aprender as matérias. Ao investigarem esta construção, os investigadores aperceberam-se que a sua medida não é totalmente objectiva, tendo que ser baseada numa cuidadosa parceria entre estudantes e materiais, usando tarefas que são claramente de um baixo nível de interactividade (1-2 elementos de interacção) versus tarefas que são claramente de um nível mais alto de interactividade (6-8 elementos de interacção) dado os níveis de conhecimento prévios desses estudantes. Assim, Sweller and Chandler (1994, p. 191) referem que "os materiais foram escolhidos de modo que as diferenças no elemento de interactividade fossem suficientemente amplas para assegurar que quaisquer erros na estimativa do cálculo fossem irrelevantes em comparação com as diferenças".

Hipótese 3. A importância deste princípio é moderada pelo ritmo da apresentação, com um forte efeito nos materiais que têm o seu ritmo imposto mas um efeito menor para os materiais com ritmo próprio. Como já foi referido, Tabbers (2002; Tabbers et al., 2001, 2004) argumentou que o princípio da modalidade em condições de ritmo imposto surge de uma contiguidade temporal dos gráficos com texto falado em vez de um aumento na capacidade cognitiva. Em condições de ritmo próprio os aprendentes ao estudarem gráficos com texto impresso podem procurar por referentes associados e construir esquemas à sua vontade, reduzindo ou negando quaisquer benefícios de estudar gráficos com texto falado.

3. Método

3.1. Amostra

Das experiências entre grupos, resultaram trinta e nove princípios, com atribuição aleatória de grupos, o que representou o desempenho de 1.887 alunos, localizados em artigos publicados, capítulos de livros, trabalhos apresentados em congressos ou teses de doutoramento. Quatro princípios derivados a partir de experiências do grupo foram localizados em dois artigos publicados, o que representou o desempenho de 40 alunos. Os estudos foram incluídos sempre que o artigo continha meios para uma instrução e desvios-padrão, ou uma estatística a partir da qual o valor d poderia ser computado (ex: estatísticas t ou F). A pesquisa por literatura foi realizada através de pesquisa de palavras-chave, '' efeito de modalidade”, ''modalidade'' e '''narração”, nas seguintes bases de dados, PsychInfo, ERIC e Resumos de Dissertações para Junho de 2004; efectuaram-se ainda outras buscas usando o Science Citation Index, para citações de estudos anteriores, examinaram-se as referências citadas por Sweller (1999) e Mayer (2001), bem como as listas de referência de artigos individuais.

3.2. Variáveis codificadas a partir de cada estudo

Para os estudos disponíveis, foram codificadas as seguintes variáveis:

(1) Nível de interactividade do elemento (alto, baixo). Dois estudos (Leahy et al., 2002; Tindall-Ford et al, 1997) identificaram-se explicitamente como testes de hipóteses de baixa interactividade dos elementos, fornecendo estimativas do número de elementos a serem considerados em simultâneo usando o método desenvolvido por Sweller e Chandler (1994), variando de 1 a 3 elementos. Todos os outros estudos foram codificados como utilizando materiais de alta interactividade dos elementos, com base na teorização de Sweller (2003), sobre as diferenças entre os materiais de baixa e alta interactividade do elemento. Sweller argumenta que o primeiro tipo de materiais, pode ser aprendido em série, sem perdas de compreensão. Por outro lado a aprendizagem com o segundo tipo de materiais, exige um processamento simultâneo de todos os elementos bem como das suas relações, facto que não pode ocorrer sem compreensão de todos esses processos. Sweller (2003, p.217) refere; “exemplos modernos de material de alta interactividade, incluem a aprendizagem da sintaxe de uma segunda língua, compreender o significado de, palavras ou símbolos, de equações químicas ou da maioria das áreas da matemática''. Os estudos codificados como, alta interactividade, requerem dos alunos o estudo de materiais educativos complexos, elaborados a partir de domínios que tipicamente requerem grandes bases de conhecimento para um desempenho especializado (por exemplo, ciências, matemática), obrigando igualmente os alunos a também resolverem problemas com várias etapas intermédias. Com esses critérios, os materiais de estudos codificados como elemento de alta interactividade são semelhantes aos utilizados em estudos anteriores de alta interactividade para os quais foram fornecidas as estimativas de interacção, em geral, iguais ou superiores a 6 elementos.

(2) Ritmo da apresentação (ritmo do sistema versus ritmo próprio). Para esta análise, um estudo (Leahyetal., 2002) não foi incluído, porque o ritmo escolhido era o do sistema para a condição de audiovisual, mas para a condição visual era o ritmo próprio.

(3) Variável da forma de resultado (teste de perguntas semelhantes, teste de perguntas de transferência, tempo para a resolução de problemas dos testes de transferência, desempenho de duplas tarefas, avaliação subjectiva da carga cognitiva). Os testes práticos foram codificados como testes de transferência.

(4) Área de estudo (matemática / lógica, ciência, engenharia, ciências sociais, Inglês).

(5) Tipo de teste (individual versus um ou mais alunos testados ao mesmo tempo).

(6) Faixa etária (ensino Básico; Preparatório; Secundário e Técnico/Profissional, adulto).

(7) Formas de modalidade múltipla de apresentação (fita de áudio, computador, realidade virtual).

Entre os vários estudos, estavam disponíveis muitas variáveis por cada estudo, como seja o tempo para a solução de questão semelhante ou de transferência, grelhas de pontuação idênticas para testes com questões semelhantes, pontuação dos testes de transferência, desempenho da dupla tarefa e ou avaliações subjectivas da carga cognitiva. Um pressuposto fundamental dos formulários de meta análise é a independência dos efeitos, sendo que a inclusão de múltiplos indicadores por estudo, violaria esse pressuposto (Lipsey & Wilson, 2001). Para garantir a independência, fez-se uso das seguintes regras de decisão. Sempre que um resultado significativo de um teste de transferência estivesse disponível, esse resultado seria incluído, tal como a transferência de aprendizagem é geralmente considerada, como um mais rigoroso teste de entendimento do que de retenção (Anderson et al., 2001). Se o resultado do teste de transferência comunicado, não fosse estatisticamente significativo, mas o resultado de um teste semelhante fosse, esse último resultado seria incluído. Se apenas um resultado similar estivesse disponível, esse resultado seria incluído. Se apenas uma variante para o tempo de solução estava disponível, esse resultado seria incluído. Para os resultados dos testes e para os tempos de solução, se existissem disponíveis, resultados médios para medidas repetidas, a média do tamanho de efeito seria computado. Se não houver diferença significativa entre os resultados dos testes ou dos tempos para a solução, mas existir um efeito significativo para as classificações subjectivas de carga cognitiva, esse resultado seria incluído. Se não houver diferença significativa entre qualquer uma das variáveis disponíveis, o efeito observado foi calculado para o resultado do teste de transferência. Este conjunto de regras de decisão equilibra o desejo de conferir maior importância e mais rigor aos testes de aprendizagem medidos por testes de transferência, permitindo ainda assim testes de aprendizagem menos rigorosos ou avaliações subjectivas de carga cognitiva, a serem incluídas, hipótese exposta na Teoria da Carga Cognitiva, como sendo um factor determinante da aprendizagem; ver Paas e van Merrienboer, 1993).

3.3. Computação e análise dos tamanhos de efeito

O tamanho do efeito usado na meta análise é expresso como d, a diferença entre as médias dos gráficos com texto falado e gráficos com as condições texto impresso, divididos pelo desvio-padrão. As estimativas de d dada na Tabela 1 são corrigidas para o mais leve desvio, devido ao pequeno tamanho das amostras (Hedges & Olkin, 1985). De acordo com o uso convencional, o sinal de d é positivo quando a intervenção tem um efeito positivo.

Estimativas para a média ponderada dos efeitos para o tamanho da amostra, e intervalos de confiança de 95% em torno destas estimativas, tanto na análise geral e na análise do moderador foram calculadas através de testes aleatórios de efeitos descritos em Shaddish e Haddock (1994), utilizando o módulo de meta análise em Zumastat (Jaccard, 2004). Enquanto os métodos de efeitos fixos foram mais utilizado em meta análises anteriores, estes métodos tendem a produzir intervalos de confiança para os tamanhos de efeito médio, mais estreitos que a largura nominal, levando Hunter e Schmidt (2000, p.275) a recomendar recentemente que os métodos RE (efeitos aleatórios) devam ser rotineiramente empregues na meta análise em detrimento dos métodos FE (efeitos fixos). Cada efeito foi ponderado pelo peso inverso da variante do tamanho do efeito, de modo que os estudos com amostras maiores produzem mais informação de estimativas de parâmetros populacionais (Hedges & Olkin, 1985). Testes de variáveis moderadoras foram conduzidos utilizando o Módulo de Comparação do Grupo Zumastat, o que exigiu, que o analista tivesse de especificar os coeficientes de comparação (ex: 1, -1) ao descrever o padrão esperado de diferenças entre as categorias, com moderação a ser indicada por um significativo valor z (> 1.96) para a comparação em questão. Sempre que uma variável moderadora é codificada, com mais de duas categorias, Jaccard (comunicação pessoal, 27 de Março, 2004), recomenda uma abordagem de comparação de pares, usando o procedimento Holm modificado Bonferroni, para controlar a taxa de erro Tipo 1 (Holm, 1979). Esta abordagem difere do método normalmente utilizado para calcular as estatísticas de homogeneidade Q para as variáveis moderadoras, mas que se justifica por apresentar um melhor controlo do erro de Tipo 1 do que o teste Q, que na meta análise é análogo a um teste F para análise global de variantes. O método de Holm (1979) envolve a ordenação, dos valores p observados num conjunto de comparações par, numa escala do valor menor para o maior, com o valor mais significativo comparado com um valor alfa crítico, de alfa dividido por k, o número de comparações (dando um valor crítico equivalente ao alfa crítico tradicional de Bonferroni). O resultado mais significativo é comparado com um valor crítico de alfa / (k - 1), seguido por alfa / (k - 2), etc., até que a primeira hipótese nula não rejeitada ocorra, altura em que todas as comparações subsequentes são consideradas estatisticamente não significativas.

4. Resultados

4.1. Análises do estudo de efeitos entre sujeitos

Usaram-se os critérios Cohen (1988) para efeitos de avaliação dos critérios de magnitude do tamanho médio do efeito, entre sujeitos, neste de estudo de efeitos, essa magnitude foi graduada entre moderada a grande, d = 0,72 (95%, intervalo de confiança 0.52 – 0.92). Os tamanhos do efeito e os intervalos de confiança para as categorias do moderador são fornecidos na Tabela 2. Um teste global à homogeneidade indicou que um ou mais dos moderadores condicionaram o tamanho global do efeito, Q = 188.12, df = 38, p <0.001.

Foram realizadas análises aos moderadores, para explorar a hipótese acima descrita, bem como para aferir as variáveis do estudo, tais como a faixa etária, área alargada de estudo, comparação versus efeito principal e o modelo da apresentação. O tamanho médio do efeito foi maior para os materiais de alta interactividade, (d = 0.63, 95% intervalo de confiança 0.53 – 0.72), do que para materiais de baixa interactividade, (d = 0.10, 95% intervalo de confiança -0.36 a 0.56), contraste z = 2.18, p = 0.029. O ritmo da apresentação também foi um moderador importante, contraste z = 7.83, p <0.001, indicando que os estudos que utilizaram materiais com o ritmo do sistema apresentavam tamanhos de efeito substancialmente maiores (d = 0.93, 95% intervalo de confiança 0.82 -1.05), do que aqueles que utilizam materiais com ritmo de estudo próprio (d = -0.14, 95% intervalo de confiança -0.32 a 0.04).

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As comparações de pares de variáveis entre os tipos de desempenho, indicou que os tamanhos do efeito apresentam uma diferença confiável entre as várias categorias. Foram encontradas diferenças significativas entre os estudos codificados como efeitos de teste semelhante e os efeitos codificado como teste de transferência, contraste z = 6.00, p <0.01; bem como entre os efeitos de teste semelhantes e o tempo dos efeitos do teste de transferência, contraste z = 3.91, p <0.001, o mesmo se verificou entre os efeitos de teste semelhantes e os efeitos da carga cognitiva, contraste z = 2.82, p <0.005. Estes resultados podem ser explicados pela confusão no uso de um teste semelhante para um efeito de ritmo de auto-aprendizagem versus ritmo do sistema (Tabbers et al., 2000), que teve um efeito negativo moderadamente grande (d = -0.54). Todos os outros testes de efeito semelhantes apresentaram uma magnitude positiva.

As comparações entre pares de campos de estudo mais alargado, indicaram que os tamanhos dos efeitos, diferiram de forma confiável entre as diversas categorias, utilizando o método ajustado Holm-Bonferroni. Foram no entanto detectadas diferenças significativas entre o campo das ciências e o campo das ciências sociais, contraste z = 10.69, p <0.001, foram também detectadas diferenças entre o campo das engenharias e o campo das ciências sociais, contraste z = 6.14, p <0,001; entre o campo da matemática e o campo das ciências sociais, contraste z = 5.22, p <0.00, e por último entre o campo da matemática/lógica e o campo da ciência contraste z = 4.58, p <0,001.
Os contrastes significativos entre as ciências sociais e outros campos de estudo podem ser explicados pela confusão estabelecida entre os campos de estudo com o ritmo de apresentação.Todos, excepto dois, dos efeitos de apresentação de ritmo próprio, que hipoteticamente estariam associados a efeitos menores, faziam parte do campo das ciências sociais. Em claro contraste a diferença de tamanho do efeito médio entre o campo da matemática/lógica e o campo da ciência, pode representar uma diferença real e substancial. No entanto, um olhar mais demorado sobre o intervalo de confiança do campo da matemática/lógica, indica que o limite inferior se situa acima do critério de desvio padrão de 1/3 (i.e., 0,33) sugerido por Tallmadge (1977) para a ''significância educativa”, sugerindo que a média do efeito para o campo da matemática/lógica é ainda, do ponto de vista educativo, robusta, mesmo que menor do que a verificada no campo de estudos da ciência.

As comparações de pares, entre a modalidade de apresentação (cassete áudio, computador ou Realidade Virtual), indicaram também diferenças significativas entre as categorias de estudos. Os efeitos de dimensões maiores foram encontrados nos estudos de realidade virtual, quando comparados com estudos que utilizaram o computador, contraste z = 3.43, p <0.01, outros efeitos maiores foram também encontrados em estudos que utilizaram outros dispositivos por comparação aos estudos que utilizaram cassetes áudio, contraste z = 2.81,
p <0,01. Estes resultados sugerem que o princípio de modalidade pode ser particularmente forte para os estudantes que aprendem através dos meios de realidade virtual.

As comparações de pares entre as categorias de tipo de teste (individual versus mais de um participante), e grupos de idade (ex:, secundário versus adulto), utilizando o método ajustado de Holm-Bonferroni, não indicou que os tamanhos de efeito observado, diferiam de forma confiável entre pares das categorias.

4.2. Análises do estudo dos efeitos intra-sujeitos

Apesar de apenas se ter identificado um pequeno número de efeitos do princípio de modalidade no modelo de intra-sujeito (n = 4) o tamanho médio do efeito global, foi calculado para efeitos de comparação com os dados disponíveis do modelo entre-sujeitos, usando a sintaxe SPSS fornecido por Lipsey e Wilson (2001). Dois dos efeitos foram baseados em resultados de tarefa secundária (Brunken, Steinbacher, Plass & Leutner, 2002), e outros dois efeitos foram baseadas em resultados de teste de compreensão (Brunken, Plass & Leutner, 2004), dado que os valores d do modelo intra-sujeitos para a modalidade de efeitos não foram relatados nos resultados secundários dos testes descritos nesse documento. O ganho médio padrão do método áudio visual de apresentação em relação ao método apenas visual, rondou entre o moderado a grande, d = 0.73 (95% intervalo de confiança de 0.50 - 0.97), verificando-se que a estatística de homogeneidade não foi significativa, Q = 0.93, df = 3, p = 0.817, indicando que a variabilidade observada entre os tamanhos de efeito é atribuível a erro de amostragem.

5. Discussão

Os resultados da meta análise de confirmam as hipóteses mais importantes apresentadas acima. Através de uma ampla gama de materiais didácticos, as faixas etárias e os resultados, os alunos que aprenderam com materiais didácticos que utilizaram gráficos com os textos falados, superaram aqueles que aprenderam a partir de gráficos com texto impresso (Hipótese1). No entanto, este princípio de modalidade global foi moderado pela interactividade entre elementos, com efeitos maiores para os materiais de alta interactividade e efeitos menores nos materiais de baixa interactividade (Hipotese2). O efeito médio observado para os materiais de alta interactividade, d = 0.72 (95% intervalo de confiança 0.62e0.82), resultados que podem ser favoravelmente comparados com várias referências de outras pesquisas em educação (ex: Hattie, 1987; Tallmadge, 1977).

O efeito global de modalidade foi também moderado pelo ritmo de apresentação: o princípio de modalidade foi maior naqueles estudos, onde o ritmo foi definido pelo calendário das condições dos materiais audiovisuais, além dos estudos, do que naqueles onde os alunos estudaram ao seu próprio ritmo (Hipotese3). Com base nesses resultados, Tabbers (2002; Tabbers et al, 2000, 2001, 2004) argumentou que o princípio de modalidade encontrado sob as condições do ritmo de sistema, são atribuíveis à redução da carga cognitiva, devido à apresentação temporalmente contígua de informação visual e verbal, também possível com apresentação de audiovisual, em vez de se ficarem a dever a uma efectiva ampliação da capacidade de trabalho de memória. No entanto, três dos estudos realizados por Mousavi, Low e Sweller (1995) que utilizaram materiais de geometria e estudantes do ensino preparatório, investigaram o impacto da contiguidade temporal sobre o princípio da modalidade, atribuindo aleatoriamente aos alunos, apresentações de diagramas e texto, sequenciais (contiguidade baixo temporal) ou simultâneas (contiguidade temporal alta) associando isso a apresentações apenas visuais e audiovisuais. Sob tais condições, não só os gráficos com apresentação do texto falado são mais eficaz do que uma apresentação de texto impresso (efeitos principais), mas um gráfico com a apresentação de texto falado também deve ser mais eficaz do que um gráfico sequencial com apresentação de texto falado (interacção com contiguidade temporal). Não se encontraram nenhuns efeitos principais para a sequência de apresentação, nem interacção com a modalidade, sob o ritmo autodidáctico, para o modelo apenas visual (Experiência 3), os tempos de estudo idênticos para todas as condições (Experiência 4), e tempos de estudo idênticos, para materiais diferentes (apenas texto) (Experiência 5). Os resultados de Mousavi et al. estão em claro desacordo com os resultados verificados em Tabbers et al., ao não detectar qualquer moderação do efeito modalidade por grau de contiguidade temporal.

A importância do significado estatístico da Hipótese 3, assenta na viabilidade de um ensino individualizado. Os alunos têm uma quantidade finita de tempo para aprender vários conceitos e demonstrar uma dada competência e muitas coisas devem ser aprendidas de acordo com prazos rigorosos. Dado que pelo menos algumas aprendizagens devem ter lugar sob tais condições, o ritmo próprio de cada aluno nem sempre é um processo viável, os alunos ou constroem um esquema viável para a solução de problemas no tempo disponível, ou não. Sob tal pressão, a gestão dos recursos cognitivos, através de um modelo didáctico adequado aumenta as probabilidades desses recursos serem utilizados pelos alunos na construção do esquema de solução de problemas e processos de resposta automatizada, ao invés de recorrerem a processos estranhos à aprendizagem. A significativa moderação do princípio de modalidade através do ritmo de apresentação (Hipótese 3) indica que o princípio de modalidade pode desaparecer ou sofrer um retrocesso sob condições de ritmo próprio, mas o ritmo do sistema de ensino pode estar mais próximo da realidade da prática educativa.

5.1. Limitações da meta análise e direcções futuras para pesquisa

Embora as análises acima descritas tenham encontrado evidências de uma significativa moderação da modalidade do efeito global, existe porém uma considerável necessidade de pesquisas adicionais, que possam refinar o nosso entendimento sobre estes efeitos de moderação. A moderação através do elemento de interactividade (Hipótese 2), embora significativa, deve ser visto como um resultado provisório, dado que é baseada em apenas dois efeitos, sendo necessárias mais pesquisas que devem ser realizadas para verificar estes resultados. A utilização de um paradigma, de tarefa secundária, como o que foi utilizado por Chandler e Sweller (1996) para investigar as interacções da interactividade dos elementos, com a atenção dividida e efeitos de redundância, proporcionaria uma mais clara evidência da suposta capacidade cognitiva dos efeitos de diferentes níveis de interactividade. Até há data, nos estudos sobre o princípio de modalidade disponíveis, tais medidas só foram incluídos em quatro experiências (Brunken et al., 2002, 2004), onde foram descritos, ganhos dos tamanhos médios dos efeitos, numa gama entre o moderado e o grande, isto em gráficos com um texto falado sobre gráficos com materiais de texto impresso apresentados sob o ritmo do sistema.

Do mesmo modo, enquanto o apoio para a Hipótese 3 é estatisticamente robusto, o número relativamente pequeno de estudos em que se baseia (n = 6 estudos de ritmo próprio), indicam que mais pesquisa é necessária para validar esta hipótese de moderador com outros grupos etários (ex: amostras de não adultos), bem como outros domínios de ensino. Embora as experiências de Tabbers (2002; Tabbers et al, 2000, 2001, 2004), tenham sido úteis na medida em que investigaram o efeito modalidade em experiências baseadas em salas de aula, que emulam ambientes educacionais mais realistas do que as experiencias em laboratório utilizando o teste de um a um, é pois possível que a moderação observada, possa por sua vez estar associada ao uso de experiências baseados na utilização de aulas reais. Dada a aparente, importância de ritmo de apresentação, outros estudos, que utilizem o mais apertado controlo possível através de testes experimentais individualizados, são necessários. Esclarecer o efeito da interactividade e do ritmo numa mais ampla gama de materiais, faixas etárias e meios de comunicação, permitirá aos designers de conteúdos de aprendizagem, tomar decisões inequívocas em relação ao uso dos suportes audiovisual ou apenas visual no domínio das TIC.

Torna-se de igual modo importante para enquadrar a presente síntese dos princípios da modalidade no contexto mais amplo de conhecimentos do aluno. Há agora um corpo substancial de evidências de que os diversos efeitos da carga cognitiva estão subordinadas aos níveis de conhecimento (cf. Kalyuga, Ayres, Chandler, & Sweller, 2003). Os alunos testados nos estudos identificados, podem ser genericamente classificados como iniciantes nos seus respectivos domínios. Numa fase múltipla de aprendizagem experimental, Kalyuga, Chandler e Sweller (2000) encontraram um efeito modalidade para aprendizes electricistas que desapareceu, tendo de seguida, revertido numa melhor capacidade e num maior domínio, indicando que os níveis de conhecimentos dos alunos devem ser tidos em linha de conta, quando se considera o uso do audiovisual como material de aprendizagem.

Mais amplamente, este campo do conhecimento também seria beneficiado, com análises do custo/benefício (ex: Cascio, 2000), dos gráficos com texto falado em oposição aos materiais com gráficos e texto impresso, para determinar o ponto em que os ganhos de uma melhor aprendizagem, comecem a compensar os recursos extras necessários para criar materiais de audiovisual. Se os resultados do princípio de modalidade existem para serem aplicados numa gama mais ampla de ambientes educativos, deverão estar disponíveis métodos mais económicos e de mais fácil implementação. A presente meta análise incluiu vários efeitos derivados de instruções gravadas, um meio barato e amplamente disponível. Os pesquisadores e educadores necessitam também de investigar a utilidade de instruções de audiovisual, com maior disponibilidade e que possam facilmente ser disseminadas nos média TIC, como o ''registo de comentários” presentes no Microsoft PowerPoint, na aplicação, Camstudio (eHelp, 2004) arquivos que podem ser armazenados em e descarregados de um site.

Agradecimento

Agradeço ao Professor John Sweller e a três revisores anónimos pelos seus comentários a este artigo.

Referências

As referências marcadas com um asterisco fazem parte da meta-análise.

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