A integração das áreas STEAM através do Design de Engenharia no contexto da impressão 3D

Abstract

A Educação STEAM é considerada como uma abordagem instrucional que privilegia a resolução de problemas autênticos numa perspetiva interdisciplinar. Vários autores referem que promove o desenvolvimento de capacidades, como a resolução de problemas/pensamento crítico, criatividade, comunicação, colaboração, a par de conhecimentos e atitudes. Mas nem sempre se verifica uma integração eficaz das disciplinas envolvidas. O potencial do processo de design de engenharia (ED) através do seu ciclo constitui uma oportunidade para garantir a representatividade das áreas STEAM na resolução de um problema. Neste contexto, a impressão 3D pode ser um recurso eficaz para apoiar uma aprendizagem hands-on baseada em problemas num ambiente interdisciplinar, permitindo converter modelos virtuais em objetos físicos. Reporta-se um estudo, realizado com futuros professores do ensino básico, que visa compreender o modo como resolvem um problema de artefacto com recurso à impressão 3D, usando o ciclo de ED, e como percecionam o papel de cada uma das áreas STEAM. Adotou-se uma metodologia qualitativa, sendo os dados recolhidos através da observação participante, documentos e registos fotográficos. Participaram 72 futuros professores que resolveram um problema que envolvia a construção de um barco, usando a impressão 3D com design prévio no Tinkercad. Os resultados mostram que: compreenderam o problema, identificando constrangimentos ao experimentar dois modelos previamente apresentados; não valorizaram o planeamento através de sketchs, fundindo esta etapa com a de construção no Tinkercad, experimentando diferentes designs; testaram os modelos criados, aferindo as razões da sua (in)eficácia; evidenciaram algumas dificuldades em descrever o processo; conseguiram facilmente identificar a representatividade das Ciências, Matemática e Tecnologia. ABSTRACT STEAM Education is recognized as an instructional approach that favors authentic problem solving from an interdisciplinary perspective. Several studies report that it promotes the development of skills such as problem solving/critical thinking, creativity, communication, collaboration, along with knowledge and attitudes. However, the disciplines involved are not always effectively integrated. The potential of the engineering design (ED) process, through its cycle, provides an opportunity to ensure that STEAM areas are represented during problem solving. In this context, 3D printing can be an effective resource to support hands-on problem-based learning in an interdisciplinary environment. This paper reports on a study carried out with future primary school teachers, which aims to understand how they solve an artefact problem with 3D printing, using the ED cycle and how they perceive the role of each of the STEAM areas. A qualitative methodology was adopted, with data collected through participant observation, documents and photographic records. A total of 72 future teachers participated in the study, solving a problem involving the construction of a boat using 3D printing, with prior design in Tinkercad. The results show: participants understood the problem, identifying constraints by experimenting with two previously presented models; planning through sketches was undervalued, with this stage frequently merged with construction in Tinkercad as participants experimented with different designs; participants tested the models created and assessed the reasons for their (in)effectiveness; some showed difficulties describing the process; the participants were able to easily identify the representativeness of Science, Mathematics and Technology.