REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202507311341
Divalney Lopes de Almeida1
Alexander Basallo Melo2
Resumo
A Inteligência Artificial (IA) refere-se a sistemas de computadores que realizam tarefas que normalmente requerem inteligência humana, como aprendizado, raciocínio e resolução de problemas. Utilizando algoritmos avançados, esses sistemas analisam dados, identificam padrões e aprendem com a experiência, melhorando seu desempenho. A IA automatiza tarefas intelectuais e evoluiu com programas e aplicativos dinâmicos que se adaptam e aprendem continuamente. No campo educacional, a IA pode criar experiências de aprendizado imersivas, como simulações de ecossistemas e modelos de células, tornando o estudo da biologia mais tangível e emocionante no ensino fundamental e médio. No ensino superior, a IA ajuda a analisar dados complexos, permitindo descobertas significativas e desenvolvimento de habilidades críticas. Para professores, a IA oferece percepções valiosas sobre o progresso dos alunos, ajudando a personalizar o ensino visando engajamento de novas habilidades nos alunos. Assim, é essencial a capacitação dos professores no uso consciente da IA garantindo que os conteúdos utilizados sejam de fontes confiáveis e científicas. A integração da IA no ensino de Ciências Biológicas torna a educação mais acessível e inspiradora. A pesquisa explora métodos inovadores para engajar alunos, facilitar a compreensão de conceitos complexos e promover uma educação mais personalizada e interativa. O objetivo principal é investigar como a IA pode ser uma ferramenta eficaz de aprendizagem em Ciências Biológicas, destacando benefícios, desafios e possibilidades da sua integração ao ambiente educacional, abrangendo desde o ensino fundamental até o superior. Além disso, discute-se a personalização do aprendizado, adaptando o processo educacional às necessidades individuais dos alunos para favorecer seu desenvolvimento.
Palavras-chave: Tarefas intelectuais. Tecnologias transformadoras. IA na educação. Personalização do aprendizado.
1 INTRODUÇÃO
A Inteligência Artificial (IA) refere-se a sistemas de computadores que normalmente requerem inteligência humana, como aprendizado, raciocínio, tomada de decisões e resolução de problemas. Estes sistemas utilizam algoritmos avançados para analisar dados, identificar padrões e apender com a experiência, melhorando seu desempenho ao longo do tempo. No século XIX, Allan Turing, considerado um gênio da matemática e da ciência da computação, sustentava que “é inteligente uma máquina que é capaz de iludir e passar por inteligente aos olhos dos homens” (Turung, 1950). A IA sistematiza e automatiza tarefas intelectuais, sendo potencialmente relevante para qualquer área da atividade intelectual, tornando-se assim um campo universal (Russel, Norvig, 2004).
Atualmente, a IA evoluiu e é composta por programas, sistemas e aplicativos dinâmicos que crescem, se modificam, se transformam e aprendem a casa segundo, a cada acesso e a cada interação do usuário. As possibilidades são infinitas, mas para aproveitarmos ao máximo a IA, precisamos saber como utilizá-la, desenvolver novas habilidades e buscar conhecimento sobre essa nova geração de tecnologia para empregá-la a nosso favor (Parreira, Lehmann, Oliveira, 2021).
No campo educacional, especialmente no processo de ensino aprendizagem, a IA já está presente através de diversos recursos digitais utilizados no cotidiano escolar. Podemos ver isso em sistemas conversacionais como Chat GPT ou em aplicativos para leitura, revisão, correção de textos e resolução de problemas em várias áreas do conhecimento (Correia, 2021).
Na educação dos mais jovens, a IA pode criar experiências de aprendizado imersivas, como simulações de ecossistemas ou modelos de células, tornando o estudo da biologia mais tangível e emocionante. Essas ferramentas ajudam a despertar a curiosidade natural das crianças e a desenvolver um amor duradouro pelas ciências. No ensino superior, a IA se torna uma aliada poderosa na análise de dados complexos, permitindo que os estudantes façam descobertas significativas e desenvolvam habilidades críticas para suas futuras carreiras. Para os professores, a IA oferece percepções valiosas sobre o progresso dos alunos, ajudando a identificar áreas que precisam de ais atenção e a personalizar o ensino de acordo com as necessidades de cada turma. Isso cria um ambiente de aprendizado mais inclusivo e eficaz, onde todos têm a oportunidade de alcançar seu potencial máximo. Imagine uma sala de aula onde cada estudante pode explorar o mundo biológico de forma interativa e personalizada, com a ajuda de tecnologias avançadas. Em resumo, a integração da IA ao ensino das Ciências Biológicas não é apenas uma inovação tecnológica, mas uma maneira de tornar a educação mais humana, acessível e inspiradora para todos (Aripin et al, 2024).
A IA tem emergido como uma tecnologia transformadora, impactando diversas áreas do conhecimento e setores da sociedade. No campo da educação, seu uso se justifica por oferecer oportunidades inéditas para aprimorar o processo de ensino e aprendizagem, especialmente nas Ciências Biológicas. Portanto, é necessário estudar as várias possibilidades de utilização da IA, como ela deve ser empregada na educação, os benefícios e desafios em sua aplicação, afim de promover os melhores resultados no ensino-aprendizagem tanto para alunos quanto para professores.
A relevância deste artigo está em explorar métodos inovadores que possam auxiliar no engajamento dos alunos, facilitar a compreensão de conceitos complexos e promover uma educação mais personalizada e interativa. Por meio de uma análise detalhada das aplicações da IA na educação em Ciências Biológicas, este artigo pretende destacar os benefícios, desafios e possibilidades de integrar essa tecnologia ao ambiente educacional.
O objetivo geral deste artigo é investigar como a IA pode ser utilizada como uma ferramenta eficaz de aprendizagem em Ciências Biológicas, abrangendo diferentes níveis de ensino, desde o fundamental até o superior. Além disso, discute-se o uso da IA na personalização do aprendizado, com o objetivo de adaptar o seu desenvolvimento pessoal.
Ao longo do artigo, será apresentado as vantagens e desvantagem do uso da IA na educação dos diferentes níveis de ensino, ilustrando seu emprego através de programas e aplicativos e suas respectivas funções. Também será discutido os desafios enfrentados por alunos e professores no uso da IA e analisar-se-á sua aplicação na personalização do processo de aprendizado dos alunos.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA OU REVISÃO DA LITERATURA
O uso da IA na educação oferece inúmeros benefícios para o processo de ensino-aprendizagem, graças à variedade e quantidade de recursos que proporciona tanto para alunos quanto para professores. No entanto, para obter o máximo proveito dessa tecnologia, é essencial entender seu funcionamento e saber como inserir as instruções corretas para que a IA generativa forneça o conteúdo adequado e preciso conforme solicitado pelo usuário. Parreira, Lehmann, Oliveira (2021) dizem que, “as tecnologias de segunda geração são sistemas de outra ordem, substituem as capacidades humanas e só estarão a serviço do homem se formos capazes de as enquadrar em nosso modo de vida”.
Ainda segundo Parreira, Lehmann, Oliveira (2021) a IA “é um sistema com capacidade de aplicar inteligência a qualquer problema e não a uma tarefa ou problema específico”. Atualmente, existem sistemas de IA que fornecem feedback imediato aos alunos, ajudando-os a corrigir erros e melhorar continuamente seu aprendizado. A IA também pode auxiliar os professores na criação de planos de aula personalizados e na avaliação do desempenho dos alunos, liberando mais tempo para atividades pedagógicas e criativas.
Brown et al. (2020) afirma que “a IA pode melhorar a compreensão dos alunos sobre conceitos biológicos complexos”. Além de melhorar a compreensão dos alunos, a IA tem a capacidade de identificar possíveis erros conceituais.
[…] A capacidade da IA de avaliar instantaneamente as respostas dos alunos e fornecer feedback preciso é inestimável. No contexto da Biologia, algoritmos de IA podem identificar concepções errôneas, sugerir recursos relevantes e orientar os alunos para respostas melhores. (Smith, 2020, p.68).
Na Biologia, a IA pode auxiliar na resolução de problemas científicos, na criação de modelos, na simulação de experiências e processos, no cálculo e análise de dados, ajudando os alunos a aplicar a ciência no meio ambiente e até na previsão de fenômenos. As simulações e modelagens são ferramentas de IA que podem criar simulações de processos biológicos complexos, permitindo que os alunos visualizem e interajam com fenômenos que seriam difíceis de observar diretamente. Na análise de dados educacionais, a IA pode analisar grandes volumes de dados para identificar padrões e produzir conhecimentos que ajudem a melhorar as estratégias de ensino e aprendizagem (Parque es al,2023).
2.2 DESAFIOS E DESVANTAGENS DO USO DA IA NO ENSINO DE BIOLOGIA
Apesar dos benefícios, a integração da IA na educação também apresenta desafios que precisam ser solucionados, contornados ou adaptados. A coleta e análise de dados educacionais, por exemplo, levantam preocupações sobre a privacidade e a segurança das informações dos alunos. A implementação da IA requer considerações éticas, como evitar viés algorítmicos e protegem a privacidade dos alunos (Aripin, 2024).
Outra questão importante é a desigualdade de acesso à tecnologia em um país de dimensões continentais e grande diversidade econômica. Além disso, há o risco de uma dependência excessiva da tecnologia, que pode reduzir a interação humana e a criatividade no processo de ensino-aprendizagem. Também existe a possibilidade de obtenção de dados ou respostas incorretas do sistema de IA devido à inserção equivocadas ou à falta de habilidade e/ou capacidade no uso do sistema pelo usuário (Amaral, Passini, 2024).
A capacitação dos educadores é um fator crucial para o uso efetivo das ferramentas de IA em sala de aula. É importante que os professores não se sintam ameaçados ou intimidados pela tecnologia, mas sim capazes de superar os desafios e complexidades do seu uso. Há necessidade de alterar o perfil de competência na formação docente, abrangendo habilidades interpessoais, emocionais, tecnológicas, éticas, criativas e de liderança voltadas para o ambiente digital (Parreira, Lehmann, Oliveira, 2021).
2.3 USO DA IA NA PERSONALIZAÇÃO DO APRENDIZADO EM BIOLOGIA
A personalização do aprendizado é uma abordagem pedagógica que adapta o processo educacional às necessidades individuais de cada aluno, tornando a aprendizagem mais significativa. Em vez de seguir modelos padronizados, essa metodologia considera variáveis como o ritmo e o estilo de aprendizagem, interesses, habilidades, tempo e condições dos estudantes, criando um ambiente de aprendizado mais eficiente, inclusivo e que favoreça o maior engajamento dos alunos (Junior et al, 2024).
Personalizar o ensino estimula o pensamento crítico, a criatividade e as habilidades socioeconômicas dos alunos, preparando-os melhor para os desafios do mundo real. Identificar, selecionar e propor atividades adequadas ao estilo de cada aluno aumenta a motivação e adesão ao processo, além de melhorar as chances de sucesso. Respeitar as diferenças culturais e sociais dos alunos, assim como sua autonomia, permite que eles deixem de ser meros expectadores e se tornem protagonistas do próprio aprendizado.
A inteligência artificial oferece diversos recursos para a educação. Para aproveitar essas ferramentas, os professores precisam acompanhar o desenvolvimento das novas tecnologias e identificar aquelas que podem proporcionar melhores resultados.
[…] A importância da apropriação dos profissionais de educação por ferramentas digitais para uso em sala de aula tem subsidiado pesquisas sobre a percepção do professor a respeito destas ferramentas e sua validação no processo de ensino-aprendizagem. (Almeida, 2022, p. 15).
A personalização do aprendizado pode ser implementada de várias maneiras, incluindo a diferenciação curricular e as tecnologias educacionais. A diferenciação curricular adapta o conteúdo, os objetivos e as atividades de aprendizado para atender às necessidades individuais dos alunos. Já as tecnologias educacionais promovem o uso de plataformas de aprendizado adaptativo, que personalizam o conteúdo e as atividades de acordo com o desempenho e as preferências dos alunos (Brum et al, 2024).
Essas plataformas oferecem aos alunos a oportunidade de escolherem os conteúdos na apresentação que lhes interessa, disponibilizam materiais em diferentes formatos como áudio, texto e vídeo, proporcionando aprendizado através de jogos (gamificação) e simulações, promovendo interação com os colegas na composição de tarefas, permitem que o aluno receba feedback logo após a realização das tarefas ou avaliações, incentivam a criação e publicação de conteúdos como vídeos e áudios, e permitem a participação em simulações de experiências. As possibilidades são inúmeras e tornam o processo de ensino-aprendizagem dinâmico e interativo.
A personalização do aprendizado não é apenas uma tendência passageira, mas uma mudança de paradigma que coloca o estudante no centro de todo o processo educativo. Garcia (2028) destaca “a importância de treinar os professores para usar efetivamente as ferramentas de IA”, isso pode transformar a educação, tornando-a mais eficiente, engajadora e inclusiva.
3 METODOLOGIA
A metodologia utilizada neste artigo foi a revisão bibliográfica e teve como questões norteadoras os seguintes termos: “IA na educação”; “IA e ensino de Biologia”. A pesquisa foi realizada utilizando as seguintes fontes: Google Acadêmico e Scielo. O período escolhido para a realização da pesquisa compreendeu o período entre os anos de 2019 a 2024.
Inicialmente a pesquisa retornou 334 verbetes, os quais passaram pelos seguintes critérios de exclusão:
- Textos que não se adequavam ao tema principal;
- Anais de congresso;
- Textos sobre outras disciplinas (ex.: química e física);
- Programas de cursos diversos:
- Textos voltados para a área profissional (ex.: relatos de pesquisas sobre biologia molecular).
Após a aplicação dos critérios de exclusão restaram 25 textos para discussão e análise.
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES OU ANÁLISE DOS DADOS
A análise dos textos mostra que a IA está sendo amplamente utilizada na educação, especialmente no ensino de Biologia. O confinamento imposto durante o período da pandemia de covid-19 impulsionou significativamente a adoção de tecnologias digitais no ensino. Grandes adaptações foram exigidas tanto pelo sistema educacional quanto pelos professores e alunos em relação à forma de ensinar, de aprender e os métodos e ferramentas usados no processo (Andrade, Matos, Fernandes, 2022).
Não é adequado simplesmente transferir o material tradicional para o meio digital. A IA pode ajudar a criar, produzir e oferecer materiais educacionais de maneira mais eficaz. Segundo Silva (2019) “só a inserção de Tecnologias Digitais (TD) nos espaços educacionais não necessariamente traz alteração significativas na mediação pedagógica”.
A IA auxilia na utilização de diversas tecnologias digitais no processo de ensino-aprendizagem. Cabe ao professor identificar e selecionar as tecnologias mais adequadas para cada faixa etária, fase educacional, temas e habilidades dos alunos.
[…] Nesses termos, quando a educação é associada às TICs surgem novas alternativas para construção de rotinas pedagógicas mais flexíveis, e com a elaboração de projetos didáticos que proporcionem aos alunos experiências significativas, aprimorando a aplicabilidade de conteúdos e processos de aprendizagem mais efetivos. (Garcia, 2021, p. 04).
A análise dos textos identificou várias formas de empregar a IA e as tecnologias digitais na produção de conteúdos educacionais, cada uma adequada a diferentes níveis de ensino: fundamental, médio e superior. Vídeos, filmes e animações são eficazes e bem aceitos nos anos iniciais do ensino fundamental. Mostrar aos como ocorre a polinização, por exemplo, “através de um vídeo ou de uma animação é muito mais ilustrativo e de fácil compreensão do que uma aula expositiva para crianças na faixa etária de 6 a 10 anos” (Santos, 2022, p.25).
Os textos mostram que no ensino médio e superior, o uso de redes sociais como Instagram e o Facebook para formar comunidades de aprendizagem, a plataforma de compartilhamento de vídeos YouTube onde podemos encontrar diversos vídeos de simulações de processos biológicos e/ou ligadas às aulas de ciências, e aplicativos de mensagens como WhatsApp são meios digitais populares entre os alunos que podem usar dados na educação. Ferramentas como o Google Meet, Google Classroom, Zomm e os Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVAs) “são muito utilizados, pois favorecem a cooperação, produção de conteúdo, interação entre alunos e professores, além da reprodução de aulas e conteúdos diversos”. (Santos, 2024, p. 26-27); (Almeida, 2022).
A biologia é uma disciplina rica em conceitos complexos como genética, ecologia e fisiologia. A IA permite adaptar o conteúdo educacional às necessidades específicas de cada aluno. Imagine um programa de IA que analisa o desempenho dos alunos em tempo real e sugere atividades personalizadas para cada um. Isso pode melhorar significativamente a compreensão e o engajamento dos alunos na disciplina de biologia no ensino médio. Brown (2019) afirma que á IA pode melhorar a compreensão dos alunos sobre conceitos biológicos complexos”. Além disso, pode identificar lacunas no conhecimento de um aluno e fornecer materiais de estudo específicos para essas lacunas.
[…] A capacidade da IA de avaliar instantaneamente as respostas dos alunos e fornecer feedback preciso é inestimável. No contexto da Biologia, algoritmos de IA podem identificar concepções errôneas, sugerir recursos relevantes e orientar os alunos para respostas melhores. (Smith, 2020, p. 68).
Outros exemplos do uso crescente da IA na educação incluem Chabots como o hatGPT e Copilot. Professores podem criar conteúdos instrucionais excelentes utilizando tais ferramentas com comandos ou prompts para solicitar a criação de textos, histórias, roteiros, imagens, modelos e muito mais (Demari, 2022); (Merota, 2024). Da mesma forma, os laboratórios virtuais oferecem a oportunidade para os alunos experimentarem a execução de experimentos científicos através da simulação de processos complexos e verificarem seus resultados de modo dinâmico e prático (Mattos, 2024).
Vários autores destacam as vantagens do uso da IA na criação de jogos didáticos ou que utilizam elementos de jogos, a chamada gamificação do ensino de ciências. Esses jogos podem ser simples, para os alunos dos anos iniciais, ou complexos, como jogos de role-playng game (RPG), que utilizam técnicas e modelagens sofisticadas e exigem mais tempo e dedicação dos alunos. Jogos que utilizam realidade aumentada proporcionam uma experiência imersiva ao usuário. Conforme Serejo et al (2023) “os jogos trazem motivação e incentivam a interação e cooperação através de atividades lúdicas”.
A IA pode desempenhar um papel de grande relevância no ensino, auxiliando o professor em todo o processo, desde a elaboração de planos de aula, objetivos institucionais, imagens, vídeos, apresentações, simulações, experiências em laboratórios virtuais e modelagem, até a criação de jogos. Além disso, facilita e incentiva a participação dos alunos, a socialização, a cooperação e a aquisição de conhecimento e desenvolvimento de novas habilidades. Para que isso ocorra, é necessário que a formação do professor inclua o ensino sobre a IA, seus usos e possibilidades, e, traga espaços para que esse professor seja realmente capacitado para o uso consciente e produtivo dessa tecnologia, pois cabe ao professor certificar que os conteúdos utilizados são de fontes confiáveis e de cunho científico.
5 CONCLUSÃO/CONSIDERAÇÕES FINAIS
A realização de pesquisa proporcionou uma ampla reflexão sobre o uso da IA no processo de ensino-aprendizagem, as vantagens e desvantagens decorrentes do seu uso assim como identificar variadas formas de emprego da IA associada às tecnologias digitais.
Verificou-se que a IA pode ser usada com grandes vantagens para a personalização do aprendizado pela sua versatilidade, capacidade de adaptação ao ritmo de aprendizagem de cada aluno, apresentar diversas possibilidades de uso, de criação e entrega de conteúdo, motivar o aluno e fomentar a participação, socialização e cooperação entre seus pares.
Em resumo, a IA representa uma ferramenta poderosa e de grande auxílio no ensino de Ciências Biológicas tornando-a mais dinâmica, interativa, interessante e visual para o aluno. É necessário que mais estudos nessa área sejam feitos para validar cada vez mais o uso da IA e assegurar que esse seja feito de forma ética, produtiva e com segurança.
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1 Discente do Curso Superior de Licenciatura em Ciências Biológicas do Centro Universitário Leonardo da Vinci Campus Manaus Via Norte. e-mail: divalneyalmeida@gmail.com
2 Docente do Curso Superior de Licenciatura em Ciências Biológicas do Centro Universitário Leonardo da Vinci Campus Manaus Via Norte. Mestre em Oceanografia Biológica (CNPq/FURG). e-mail: 100102831@tutor.uniasselvi.com.br