O que estamos a aprender da educação "on-line"

Daphne Koller desafia as universidades de ponta a disponibilizarem os seus cursos mais fascinantes "on-line" e gratuitamente — não apenas enquanto um serviço, mas como forma de investigar como as pessoas aprendem. Cada clique, teste de compreensão, fórum de discussão e auto-avaliação constitui uma base de dados sem precedentes sobre como o conhecimento é processado e, mais importante, absorvido.

Como muitos de vocês, sou
uma pessoa de sorte.

Nasci numa família em que a educação era uma tradição.

Pertenço à terceira geração de doutorados,
filha de dois académicos.

Na minha infância, brincava no laboratório
universitário do meu pai.

Por isso, era certo que iria frequentar
uma das melhores universidades

o que, por sua vez, me abriu a porta para um mundo de oportunidades.

Infelizmente, a maioria das pessoas
não tem tanta sorte.

Em algumas partes do mundo,
por exemplo, na África do Sul,

a educação não está ao alcance de todos.

Na África do Sul, o sistema educacional foi construído

no tempo do Apartheid, para a minoria branca.

E, como consequência, hoje em dia, não há vagas suficientes

para todos aqueles que querem e merecem
uma educação de excelência.

Essa escassez levou a uma crise
em janeiro deste ano,

na Universidade de Joanesburgo.

Existiam algumas vagas em aberto

no processo de admissão, e na noite anterior

à abertura dessas vagas,

milhares de pessoas alinharam-se junto ao portão, numa fila enorme de mais de 1,5 km,

esperando ser as primeiras e ficar com uma dessas vagas.

Quando os portões abriram, houve um tumulto,

20 pessoas ficaram feridas e uma mulher morreu.

Era uma mãe que perdeu a vida

a tentar dar ao seu filho a oportunidade
de ter uma vida melhor.

Mas, mesmo em partes do mundo,
como os Estados Unidos,

onde a educação é acessível,
pode estar fora do alcance.

Muito se tem discutido, nos últimos anos,

sobre o aumento dos custos dos serviços de saúde.

O que pode não ser tão óbvio para as pessoas

é que, durante esse mesmo período, o custo
das propinas do ensino superior

aumentou quase ao dobro desse ritmo,

atingindo um total de 559%, desde 1985.

Isto torna a educação incomportável para muitas pessoas.

Finalmente, mesmo para aqueles que
conseguem chegar ao ensino superior,

as portas da oportunidade poderão não abrir.

Apenas pouco mais de metade dos recém-formados,

nos Estados Unidos, que concluíram o ensino superior,

trabalham em empregos que requerem tal nível de educação.

Isto, claro, não é verdade para os estudantes

que se formam em instituições de topo.

Mas, para muitos outros, eles não têm retorno

pelo seu tempo e esforço.

Tom Friedman, no seu recente artigo no New York Times,

captou, de uma forma que mais ninguém conseguiria,
o espírito por trás desse esforço.

Ele disse que "as grandes descobertas acontecem quando

"aquilo que é de repente possível vai ao encontro
daquilo que é desesperadamente necessário."

Já falei sobre o que é desesperadamente necessário.

Falemos sobre o que é "de repente possível".

O que é "de repente possível" foi demonstrado em

três grandes disciplinas de Stanford,

cada uma delas com 100 mil pessoas, ou mais, inscritas.

Então, para compreender isso, vamo-nos
focar numa dessas disciplinas,

a disciplina de Aprendizagem Automática,
lecionada pelo meu colega

e co-fundador Andrew Ng.

O Andrew leciona uma das maiores
disciplinas de Stanford.

É a disciplina de Aprendizagem Automática

que tem 400 pessoas inscritas
sempre que é oferecida.

Quando o Andrew lecionou a disciplina de Aprendizagem Automática para o público em geral,

esta teve 100 000 pessoas inscritas.

Para colocar esse número em perspetiva,

para o Andrew alcançar uma audiência
com a mesma dimensão

lecionando a sua disciplina em Stanford,

ele teria de fazer isso durante 250 anos.

É claro que ia ficar bastante entediado.

Então, depois de ver o impacto disto,

o Andrew e eu decidimos que precisávamos
realmente de tentar ampliar isso,

para proporcionar uma educação de excelência
a quantas pessoas pudéssemos.

Então criámos a Coursera,

cujo objetivo é ter os melhores cursos

dos melhores professores,
das melhores universidades

e oferecê-los a todas as pessoas do mundo, gratuitamente.

Temos atualmente 43 cursos na plataforma,

de quatro universidades, abrangendo várias disciplinas.

E deixem-me mostrar uma visão geral dessa plataforma.

(Vídeo) Robert Ghrist: "Bem-vindos ao Cálculo."

Ezekiel Emanuel: "Cinquenta milhões de pessoas não têm seguro."

Scott Page: "Os modelos ajudam-nos a conceber
instituições e políticas mais eficazes.

"Obtemos uma segregação inacreditável."

Scott Klemmer: "Então Bush imaginou que, no futuro,

"usaríamos uma câmara bem no centro da cabeça."

Mitchell Duneier: "Mills quer que o estudante de sociologia desenvolva a qualidade da mente..."

RG:" O cabo suspenso toma a forma de um cosseno hiperbólico."

Nick Parlante: "Para cada pixel da imagem, defina o vermelho para zero."

Paul Offit: "... a vacina permitiu-nos eliminar o vírus da poliomielite."

Dan Jurafsky: "A Lufthansa serve o pequeno-almoço e San Jose? Bem, isto soa mal."

Daphne Koller: "Então esta é a moeda que escolhe, e estes são os dois lançamentos."

Andrew Ng: "Na aprendizagem automática em grande escala, gostaríamos de alcançar a computação ..."

(Aplausos)

Verifica-se, talvez sem surpresa,

que os alunos gostam de receber o melhor conteúdo

das melhores universidades, gratuitamente.

Desde que lançámos o "site", em fevereiro,

temos agora 640 000 estudantes, de 190 países.

Temos 1,5 milhões de inscrições,

6 milhões de questionários submetidos
nas 15 disciplinas oferecidas

e 14 milhões de visualizações de vídeos.

Mas o que importa não são só os números,

são também as pessoas.

Quer seja o Akash, que vem de
uma pequena cidade na Índia

que nunca teria acesso, neste caso,

a uma disciplina com qualidade de Stanford

nem teria a possibilidades de pagá-la.

Ou a Jenny, que é mãe solteira de dois filhos

e quer aumentar as suas competências

para poder voltar e completar o seu mestrado.

Ou o Ryan, que não pode ir à escola,

porque a sua filha imunodeficiente

não pode ser posta em risco por germes trazidos para casa,

por isso ele não pode sair de casa.

Estou muito contente por poder dizer

— recentemente, estivemos em contato com o Ryan —

que esta história teve um final feliz.

A bebê Shannon — que vocês podem ver do lado esquerdo —

está muito melhor agora,

e o Ryan arranjou um emprego,
após ter frequentado alguns dos nossos cursos.

Então, o que torna estes cursos tão diferentes?

Afinal, cursos "on-line" já existem há algum tempo.

O que fez a diferença foi que se tratava de uma experiência real.

Começou num dado dia,

os alunos passaram a assistir aos vídeos semanalmente

e a fazer os trabalhos de casa.

E estes eram trabalhos de casa reais

para notas reais e com um prazo de entrega real.

Podem ver os prazos e a utilização no gráfico.

Estes são os picos mostrando

que a procrastinação é um fenómeno global.

(Risos)

No final do curso,

os estudantes obtiveram um certificado.

Podiam apresentar esse certificado

a um potencial empregador e conseguir
um emprego melhor,

e houve muitos que conseguiram.

Alguns estudantes apresentaram o seu certificado

à instituição universitária em que estavam inscritos

para obterem créditos.

Assim, estes estudantes estavam a
receber algo significativo

pelo seu investimento de tempo e esforço.

Vamos falar um pouco sobre alguns dos componentes

que suportam estes cursos.

O primeiro componente é que, quando se eliminam

as limitações físicas da sala de aula

e se desenvolve conteúdo explicitamente
destinado para o formato "on-line",

podemos libertar-nos, por exemplo,

da aula monolítica de uma hora.

Podemos fragmentar os conteúdos

em pequenos módulos de 8 a 12 minutos,

cada um representando um conceito coerente.

Os alunos podem usar este material de diferentes formas,

dependendo dos seus conhecimentos,
competências ou interesses.

Assim, por exemplo, alguns alunos podem beneficiar

com materiais preparatórios

que outros alunos podem já possuir.

Outros estudantes podem estar interessados

num tema específico que queiram
estudar individualmente.

Portanto, este formato permite afastar-nos

do modelo da educação igual para todos

e permite que os alunos sigam um
currículo muito mais personalizado.

Todos sabemos, enquanto educadores,

que os alunos não aprendem estando
só sentados a ver os vídeos.

Talvez uma das maiores componentes deste projeto

seja a necessidade de ter alunos

que treinem os conteúdos

para verdadeiramente os compreenderem.

Há uma série de estudos que
mostram a importância disto.

Este, que apareceu na Science no ano passado,

demonstra que mesmo a simples prática de revisão,

em que os estudantes só precisam repetir

o que eles já aprenderam,

traz resultados consideravelmente melhores

em vários testes de desempenho

do que muitas outras intervenções educativas.

Tentamos criar a prática da revisão na plataforma,

bem como outras formas de estudo.

Por exemplo, até os nossos vídeos não são apenas vídeos,

Em intervalos de alguns minutos, o vídeo para

e é feita uma pergunta aos alunos.

(Vídeo) SP: "... Estas quatro coisas: teoria da decisão, o desconto hiperbólico,

"enviesamento do status quo, enviesamento da taxa base, estão todas bem documentadas.

"Então são todos desvios bem documentados
do comportamento racional."

DK: Então aqui o vídeo pausa,

e os alunos escrevem a resposta na caixa

e envia-a. É óbvio que não estavam a prestar atenção.

(Risos)

Então, eles podem tentar de novo

e, desta vez, acertam.

Se eles quiserem, podem aceder a uma explicação opcional

e agora o vídeo passa à parte seguinte da aula.

Esta é uma questão simples

que eu, enquanto professora, poderia colocar na sala de aula,

mas quando eu coloco este tipo de questões na sala de aula,

80% dos alunos

ainda estão a escrever a última coisa que eu disse,

15% estão no Facebook,

e depois há os sabichões da fila da frente

que complicam a resposta

antes de qualquer outra pessoa ter tido a hipótese de pensar sobre isso.

E eu, como o professora, fico muito satisfeita

por alguém, pelo menos, saber a resposta.

E assim a aula continua antes que, de facto,

a maioria dos alunos tenha reparado que tinha sido feita uma pergunta.

Aqui, cada um dos estudantes

tem de se envolver com o material.

E claro, estas perguntas simples de revisão

não são o fim da história.

Precisamos de criar questões práticas
muito mais significativas,

além de proporcionar aos alunos retorno

sobre essas questões.

Agora, como se avalia o trabalho de 100 000 estudantes,

se não tivermos 10 mil assistentes técnicos?

A resposta é que é preciso usar a tecnologia

para que ela o faça por nós.

Felizmente, agora que a tecnologia
já percorreu um longo caminho,

podemos avaliar vários tipos
de trabalhos.

Além de múltipla escolha

e das perguntas de resposta curta
que vocês viram no vídeo,

também podemos avaliar matemática,
expressões matemáticas

bem como derivações matemáticas.

Podemos classificar modelos,
quer sejam

modelos financeiros numa aula de gestão,

ou modelos físicos
numa aula de ciências ou de engenharia.

E podemos classificar alguns exercícios bastante sofisticados de programação.

Deixem-me mostrar-vos uma forma
que é realmente muito simples

mas bastante visual.

Isto pertence à disciplina de Introdução à
Ciência Computacional de Stanford,

e os alunos devem colorir corretamente a cor

daquela imagem vermelha difusa.

Eles estão a escrever o programa no "browser",

e podemos ver que eles não acertaram:
a Estátua da Liberdade ainda está com um ar enjoado.

E, assim, o aluno tenta de novo,
e agora consegue acertar e

passar para a próxima atividade.

Esta capacidade de interagir ativamente com o material

e de saber quando se está certo ou errado

é essencial para a aprendizagem do aluno.

Mas, é claro que ainda não podemos avaliar

todos os tipos de trabalhos necessários,
para todos os cursos.

Especificamente, o que falta é a avaliação do trabalho de pensamento crítico,

que é tão essencial em disciplinas de

humanas, ciências sociais,
gestão e outras.

Então tentámos convencer, por exemplo,

alguns dos nossos professores de humanidades que

a perguntas de múltipla escolha não é uma estratégia assim tão má.

Isso não deu muito certo.

Então tivemos de pensar em uma solução diferente.

E a solução a que chegámos foi
foi a classificação entre pares.

Acontece que estudos anteriores mostram,

como este de Saddler e Good,

que a classificação entre pares é uma
estratégia surpreendentemente eficaz,

por proporcionar notas reproduzíveis.

Foi apenas testado em turmas pequenas,

mas mostrou, por exemplo,

que estas notas atribuídas pelos alunos (no eixo dos yy)

estão muito bem correlacionadas

com as notas atribuídas pelos professores (eixo dos xx).

O que é ainda mais surpreendente é que as auto-avaliações,

em que os alunos avaliam
o seu próprio trabalho de forma crítica

— desde que incentivados adequadamente

para que não possam atribuir a si próprios a pontuação máxima —

estão realmente mais correlacionadas
com as classificações dos professores.

E por isso esta é uma estratégia eficaz

que pode ser utilizada para avaliações em massa,

e é também uma estratégia de aprendizagem
útil para os alunos,

porque eles realmente aprendem com a experiência.

Assim, agora temos a maior rede de classificação entre pares já concebida,

em que dezenas de milhares de estudantes

avaliam os trabalhos uns dos outros,

e com bastante sucesso, devo dizer.

Mas isto não se trata apenas de alunos

sentados sozinhos nas suas salas de estar,
a resolver problemas.

Em torno de cada um dos nossos cursos,

formou-se uma comunidade de estudantes,

uma comunidade global de pessoas

ao redor de um esforço intelectual partilhado.

O que veem aqui é um mapa autogerado

dos alunos do nosso curso de Introdução
à Sociologia de Princeton,

onde eles se colocaram no mapa mundial,

e podemos realmente ver o alcance global
deste tipo de esforço.

Os estudantes colaboraram nestes cursos
de variadas formas.

Primeiro, houve um fórum de perguntas e respostas,

onde os estudantes colocaram questões

e outros estudantes responderam a essas questões.

E o mais surpreendente é que,

porque existiam tantos estudantes,

isso significa que mesmo que um aluno faça uma pergunta

às 3 horas da manhã,

nalgum lugar no mundo,

haverá alguém acordado

a trabalhar sobre o mesmo problema.

E assim, em muitos dos nossos cursos,

o tempo médio para resposta a uma pergunta

no fórum de perguntas e respostas é de 22 minutos.

Longe do nível de serviço que eu posso oferecer aos meus alunos de Stanford.

(Risos)

E podem ver, a partir dos depoimentos dos estudantes,

que eles acham

que devido a esta
grande comunidade "on-line",

conseguiram interagir uns com os outros de várias formas

mais profundas do que as que criavam
em salas de aula presenciais.

Os estudantes também se reuniram,

sem qualquer tipo de intervenção nossa,

em pequenos grupos de estudo.

Alguns destes eram grupos de estudo presenciais

com restrições geográficas,

que se reuniram semanalmente
para resolverem conjuntos de problemas.

Este é o grupo de estudo de São Francisco,

mas havia outros por todo o mundo.

Outros eram grupos de estudo virtuais,

partilhando, por vezes, a mesma língua ou cultura,

e na parte inferior esquerda,

vê-se o nosso grupo de estudo multicultural universal,

em que as pessoas queriam explicitamente contactar

com pessoas de outras culturas.

Existem tremendas oportunidades

a partir deste tipo de enquadramento.

A primeira é que ela tem o potencial de nos dar

uma perspetiva sem precedentes

para compreender a aprendizagem humana.

Porque os dados que podemos recolher aqui são únicos.

Vocês podem analisar cada clique,
cada entrega de trabalho,

cada mensagem no fórum,
de dezenas de milhares de estudantes.

Assim, pode-se transformar o estudo da aprendizagem humana,

até hoje orientado por hipóteses,

para um modo baseado em dados,
uma transformação

que, por exemplo, revolucionou a biologia.

Podemos usar estes dados para entender questões fundamentais,

como: quais são boas estratégias de aprendizagem

que são eficazes versus as que não são?

E no contexto de cursos específicos,

podemos perguntar

quais são alguns dos equívocos mais comuns

e como podemos ajudar os estudantes a resolvê-los?

Aqui está um exemplo disso,

também da aula de Aprendizagem Automática do Andrew.

Trata-se de uma distribuição de respostas erradas

para um dos exercícios de Andrew.

As respostas são pares de números,

para que se possam desenhar neste gráfico 2D.

Cada uma das pequenas cruzes que veem
é uma resposta errada diferente.

A cruz grande no canto superior esquerdo

representa a pergunta onde 2000 estudantes

dão exatamente a mesma resposta errada.

Agora, se dois alunos de uma turma de 100

dessem a mesma resposta errada,

nunca se notaria.

Mas, quando 2000 alunos dão a mesma resposta errada,

é um pouco difícil não notar.

Então, quando o Andrew e os seus alunos

analisaram alguns dos trabalhos,

perceberam a causa da falha de entendimento

e criaram uma mensagem de erro

que seria mostrada a todos os alunos

que tivessem dado aquela resposta,

o que significa que os alunos que fizessem o mesmo erro

passariam a receber uma mensagem personalizada

ajudando-os a entender o conceito de forma mais eficaz.

Então esta personalização é algo que se pode construir

quando temos dados em grande escala.

A personalização é talvez

uma das maiores oportunidades aqui,

porque nos dá o potencial de

resolver um problema com 30 anos.

O investigador educacional Benjamin Bloom, em 1984,

expôs o conhecido problema "2 sigma",

que foi observado ao estudar três populações.

A primeira é a população que estudou em sala de aula.

A segunda é uma população de alunos
que estudou

a frequentar uma sala de aula convencional,

mas com uma abordagem baseada no domínio de conteúdo,

de forma que os alunos não pudessem avançar
para o tema seguinte

sem demonstrarem domínio do precedente.

E, finalmente, uma população de estudantes

que foram ensinados de forma individual, recorrendo a um tutor.

A população baseada no domínio de conteúdo
apresentou um desvio padrão total,

ou sigma, tendo um melhor desempenho que

a população com aulas tradicionais, em sala de aula.

E a população com aulas individuais, atingiu 2 sigma

de melhoria no desempenho.

Para percebermos o seu significado,

olhemos para a aprendizagem realizada
em sala de aula,

e tomemos o desempenho médio como limiar.

Então, numa sala de aula tradicional,

metade dos estudantes encontram-se acima desse limiar e a outra metade, abaixo.

No grupo de ensino individual,

98% dos estudantes ficarão acima desse limiar.

Imaginem se pudéssemos ensinar de forma que 98% dos nossos alunos

ficassem acima dessa média.

Por isso, o problema 2 sigma.

Porque não podemos proporcionar,
enquanto sociedade,

ensino individualizado a todos os alunos.

Mas, talvez possamos conceder a cada aluno

um computador ou um smartphone.

Então a questão é,
como podemos utilizar a tecnologia

para mover o lado esquerdo do gráfico,
da curva azul,

para o lado direito, até à curva verde?

O domínio é fácil de alcançar
utilizando um computador,

porque o computador não se cansa

de mostrar o mesmo video cinco vezes.

Ele não fica cansado de corrigir
o mesmo trabalho diversas vezes,

tal como vimos em vários exemplos que vos mostrei.

E mesmo a personalização

é algo em que já se vê o início,

quer através da personalização do currículo

ou através do retorno para cada aluno que já mostrei a vocês.

Então, o objetivo aqui é tentar impulsionar,

e ver o quão perto da curva verde
conseguimos chegar.

Então, se isto é tão fantástico,
estarão as universidades obsoletas?

Bem, Mark Twain pensou isso.

Ele afirmou que "A universidade é o lugar onde as anotações de aula dos professores

"vão diretamente para as anotações de aulas dos alunos,

"sem passarem pelos cérebros de ambos."

(Risos)

No entanto, eu discordo de Mark Twain.

Penso que ele não se queixava

das universidades,
mas sim do formato baseado na palestra

em que muitas universidades gastam tanto tempo.

Voltemos ainda mais atrás: a Plutarco,

que disse que: "A mente não é um recipiente que precisa de ser enchido,

"mas madeira que precisa de ser inflamada."

E talvez devessemos passar menos tempo nas universidade,

a encher as mentes dos alunos com conteúdos

através de aulas tradicionais,
e mais tempo a inflamar a sua criatividade,

a sua imaginação e as suas competências de resolução de problemas

realmente conversando com eles.

Então, como fazemos isso?

Fazemos isso através da aprendizagem
ativa em sala de aula.

Têm-se desenvolvido muitos estudos,
incluindo este,

que mostram que
se a aprendizagem ativa for utilizada,

interagindo com os estudantes
na sala de aula,

o desempenho melhora
em quase todas as métricas

— na assiduidade, no compromisso e na aprendizagem,

como foi aferido através de testes padronizados.

Podem verificar, por exemplo,
que o resultado de desempenho obtido

quase que duplica nesta experiência.

Então, talvez seja desta forma que devemos
utilizar o nosso tempo nas universidades.

Resumindo, se pudéssemos oferecer
uma educação de qualidade

a toda as pessoas do mundo, gratuitamente,

o que aconteceria? Três coisas.

Primeiro estabeleceria a educação como um dos direitos humanos fundamentais,

em que qualquer pessoa, em qualquer parte do mundo,

com capacidade e motivação,

pudesse obter as competências necessárias

para tornar a vida melhor para si,

para as suas famílias e as suas comunidades.

Segundo, permitiria a aprendizagem
ao longo da vida.

É uma vergonha que para tanta gente,

a aprendizagem acabe quando termina
o ensino secundário ou a faculdade.

O facto destes incríveis conteúdos estarem disponíveis,

permite-nos aprender algo de novo

sempre que quisermos,

seja apenas para expandir a nossa mente

ou mesmo para mudar nossas vidas.

E, finalmente, permitirá
criar uma onda de inovação,

porque talentos surpreendentes
podem ser encontrados em qualquer lugar.

Talvez o próximo Albert Einstein
ou o próximo Steve Jobs

estejam a viver numa vila remota de África.

E se pudermos proporcionar a essas pessoas educação,

eles surgirão com a próxima grande ideia

e tornarão o planeta um lugar melhor para todos nós.

Muito obrigada.

(Aplausos)