Nome do Projeto
Abc-IA: Aprendendo Bioquímica de forma Criativa com uso de Inteligência Artificial
Ênfase
Ensino
Data inicial - Data final
01/09/2025 - 31/08/2029
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Biológicas
Resumo
O projeto de ensino voltado para alunos das disciplinas de Bioquímica I e Bioquímica II visa transformar o processo de aprendizagem das disciplinas relacionadas por meio da integração entre metodologias ativas e ferramentas de inteligência artificial (IA), promovendo o protagonismo discente, o raciocínio crítico e a aprendizagem significativa. O mesmo está embasado no uso da inteligência artificial (IA) nos processos de ensino, que tem demonstrado um potencial significativo para transformar a educação. A metodologia proposta inclui o uso de diversos recursos já conhecidos de metodologias ativas, como sala de aula invertida, aprendizagem baseada em problemas (PBL), gamificação e autoaprendizagem ajustadas com para o uso de IA, tendo também como foco a construção de conceitos bioquímicos e o reforço de fundamentos químicos e biológicos essenciais à compreensão dos processos metabólicos. Além disso, o projeto busca aproximar o conteúdo à prática profissional dos cursos, por meio de estudos de caso e simulações utilizando diferentes plataformas de IA, de uso liberado de maneira gratuita. Por meio de ações diagnósticas, formativas e reflexivas, o projeto pretende avaliar o impacto dessas estratégias no desempenho acadêmico, no engajamento e na autonomia dos estudantes, contribuindo para uma formação mais integrada, crítica e atualizada, alinhada às demandas da educação superior e às inovações digitais.
Objetivo Geral
Promover a aprendizagem ativa e significativa de conteúdos de Bioquímica I e II por meio do uso de metodologias ativas e ferramentas de inteligência artificial, reforçando as bases químicas e biológicas e estimulando a autonomia e o pensamento crítico dos alunos.
Justificativa
Os cursos da área da saúde, de maneira geral, estão relacionados dentre os mais procurados nas universidades públicas brasileiras, especialmente nas instituições federais. Segundo o Censo da Educação Superior (INEP, 2023), o número de ingressantes em cursos dessa área em instituições federais ultrapassou 600 mil estudantes em todo o país, sendo a maioria concentrada em universidades com alta demanda social e acadêmica. No entanto, a taxa de evasão nos primeiros semestres ainda é preocupante, especialmente em função da dificuldade de adaptação ao ensino superior e da complexidade de disciplinas introdutórias como a Bioquímica. A Bioquímica é reconhecida como um componente curricular desafiador em diversos cursos da área da saúde, devido à sua natureza abstrata, à necessidade de pré-requisitos sólidos em química e biologia, e à dificuldade dos alunos em visualizar aplicações práticas imediatas (Pinheiro & Calábria, 2025). Muito desse contexto é devido a fatores como possuir uma terminologia vasta e específica, que acaba requerendo um entendimento básico de Química para sua compreensão. Além disso, estudantes que trazem consigo para a universidade limitações em Ciência, Interpretação de textos, Química, Matemática e Leitura, acabam tendo um menor desempenho na Bioquímica e uma maior dificuldade de assimilação e aprendizado do conteúdo (Pinheiro & Calábria, 2025). Ainda, segundo Santos et al. (2020) o interesse dos alunos pela aula está ficando em segundo plano, porque estão expostos a vários estímulos mais atraentes, como as redes sociais, os aplicativos, as conversas entre amigos, etc. Isso contribui para altos índices de reprovação e abandono, com impacto direto na progressão acadêmica e no aumento da evasão, como apontado por de Andrade et al (2017), que identificaram a Bioquímica como uma das disciplinas com maior taxa de desistência no primeiro ano da graduação em diversos cursos que a possuem no ciclo básico, por exemplo. Diante disso, quando pertinentes e alinhadas com os objetivos de ensino, as tecnologias podem servir de recurso pedagógico para ministrar aulas mais dinâmicas e interativas, contribuindo para que os alunos utilizem esse recurso de forma correta e saibam analisar de maneira crítica as informações. Para isso torna-se essencial o investimento em estratégias pedagógicas que promovam o engajamento, a autonomia e a compreensão significativa dos conteúdos, com o uso de tecnologias baseadas em inteligência artificial (IA) associadas a metodologias ativas de ensino. As metodologias ativas de ensino surgem como uma alternativa primorosa para facilitar o processo educacional, destacando e colocando o estudante no epicentro da dinâmica educativa e buscando uma sinergia entre a teoria e a prática. Isso ocorre porque os alunos absorvem conhecimento por meio da orientação direta do professor, em contraposição ao padrão tradicional no qual o foco recai sobre o conteúdo e o professor, resultando em aulas predominantemente expositivas. Pinheiro & Calábria (2025) destacam estratégias de metodologias ativas poderiam incluir modelos de maquete 3D, desenhos, mapas mentais, jogos, vídeos e atividades que permitam novos formas de entendimento, incluindo material multimidiático que combina filmes, animações e dinâmica molecular. No caso do emprego de diferentes ferramentas digitais pedagógicas pode ser visto como potencializador do processo de ensino e aprendizagem, pois pode descomplicar o entendimento do assunto, ajudando na consolidação do processo formativo do estudante. No caso da Bioquímica, ferramentas educacionais diversas são comprovadamente favoráveis no ensino. Importante ter em atenção possíveis limitações, como a dependência de acesso à internet e às animações, dificuldade de concentração no meio digital, animações pouco esclarecedoras e o uso de recursos de vídeo resultar em menos explicações do docente. Especificamente em relação aos vídeos, deve-se atentar para que esses não sejam apenas um lazer, sem contribuição para a aprendizagem. Nesse sentido, o papel do professor no processo de mediação é de suma importância, uma vez que independente do material ou recurso utilizado, ele por si só não promove aprendizagem.
Neste aspecto se propõem a associação entre metodologias ativas e a IA. A IA, quando utilizada de forma pedagógica e crítica, pode atuar como tutor virtual, gerador de feedback personalizado, fonte de dados integrados e mediadora da aprendizagem (Zawacki-Richter et al., 2019; Lin & Chen, 2024). À medida que a IA continua a transformar a educação, as instituições e os profissionais de ensino devem se preparar para sua integração, buscando garantir ao mesmo tempo o uso responsável e eficaz em sala de aula ou qualquer outro ambiente acadêmico (Teixeira, 2025). Sendo assim, pode-se pensar na IA como ferramenta a colaborar com o sistema educacional, para as adaptações às novas necessidades da sociedade na chamada 5ª revolução industrial; com a probabilidade da personalização das experiências de aprendizagem, observação dos dados dos alunos e adequação/adaptação do conteúdo bem como do ritmo de ensino a fim de atender às individualidades dos estudantes. Neste sentido, a IA pode apoiar na potencialização da aprendizagem em ambientes educacionais, possibilitando caminhos pessoais para o aprendizado ao longo da vida, onde o estudante, em seu próprio tempo, pense, elabore, construa sentido sobre o que está aprendendo. Ao mesmo tempo, o docente tem papel singular a fim de que a prática pedagógica do século XXI considere o posicionamento ético na incorporação do apoio tecnológico, mediada por solidificação de valores e atitudes que beneficiem a sociedade como um todo em seu avanço e conquistas de bem-estar (Silva et al, 2024).
O projeto Abc-IA busca, portanto, reduzir os índices de evasão e reprovação, facilitando a compreensão dos conteúdos de Bioquímica por meio de práticas inovadoras e interativas que estimulam o protagonismo discente, a interdisciplinaridade e a contextualização prática dos saberes. Além disso, a proposta contribui para o letramento digital dos estudantes, desenvolvendo competências transversais essenciais para a formação profissional contemporânea, como pensamento crítico, resolução de problemas e uso ético e inclusivo da tecnologia.
Neste aspecto se propõem a associação entre metodologias ativas e a IA. A IA, quando utilizada de forma pedagógica e crítica, pode atuar como tutor virtual, gerador de feedback personalizado, fonte de dados integrados e mediadora da aprendizagem (Zawacki-Richter et al., 2019; Lin & Chen, 2024). À medida que a IA continua a transformar a educação, as instituições e os profissionais de ensino devem se preparar para sua integração, buscando garantir ao mesmo tempo o uso responsável e eficaz em sala de aula ou qualquer outro ambiente acadêmico (Teixeira, 2025). Sendo assim, pode-se pensar na IA como ferramenta a colaborar com o sistema educacional, para as adaptações às novas necessidades da sociedade na chamada 5ª revolução industrial; com a probabilidade da personalização das experiências de aprendizagem, observação dos dados dos alunos e adequação/adaptação do conteúdo bem como do ritmo de ensino a fim de atender às individualidades dos estudantes. Neste sentido, a IA pode apoiar na potencialização da aprendizagem em ambientes educacionais, possibilitando caminhos pessoais para o aprendizado ao longo da vida, onde o estudante, em seu próprio tempo, pense, elabore, construa sentido sobre o que está aprendendo. Ao mesmo tempo, o docente tem papel singular a fim de que a prática pedagógica do século XXI considere o posicionamento ético na incorporação do apoio tecnológico, mediada por solidificação de valores e atitudes que beneficiem a sociedade como um todo em seu avanço e conquistas de bem-estar (Silva et al, 2024).
O projeto Abc-IA busca, portanto, reduzir os índices de evasão e reprovação, facilitando a compreensão dos conteúdos de Bioquímica por meio de práticas inovadoras e interativas que estimulam o protagonismo discente, a interdisciplinaridade e a contextualização prática dos saberes. Além disso, a proposta contribui para o letramento digital dos estudantes, desenvolvendo competências transversais essenciais para a formação profissional contemporânea, como pensamento crítico, resolução de problemas e uso ético e inclusivo da tecnologia.
Metodologia
Atividades previstas:
• Diagnóstico inicial: Aplicação de um pré-teste para avaliar os conhecimentos prévios em química e biologia e identificar lacunas conceituais.
• Atividades/Aulas híbridas: Utilização de sala de aula invertida, com conteúdos teóricos disponibilizados previamente em vídeos, textos e podcasts interativos.
• Atividades com IA: Uso de ferramentas como ChatGPT, simuladores moleculares e softwares educacionais baseados em IA para geração de mapas conceituais, resolução de problemas, explicações e criação de jogos.
• PBL e estudos de caso: Desenvolvimento de projetos em grupo com base em situações-problema envolvendo distúrbios metabólicos, processos digestivos, bioenergética, entre outros.
• Gamificação: Criação de jogos lúdicos e interativos com suporte da IA para revisão de conteúdos, como quizzes, desafios em grupo e jogos de tabuleiro digitais.
• Oficinas de integração química-bioquímica: Sessões de simulação práticas com uso de IA, voltadas para reforço dos fundamentos de química e biologia aplicados à bioquímica.
Em todas as etapas, além dos professores envolvidos também haverá a participação dos monitores de Bioquímica, de maneira a haver maior integração entre os alunos.
Como passo importante do projeto, a IA também será utilizada para avaliação dos resultados obtidos, através das seguintes formas:
• Avaliação diagnóstica e formativa: Pré e pós-testes com questões conceituais e situacionais, avaliando evolução da aprendizagem.
• Portfólios digitais: Coleta de evidências de aprendizagem, incluindo registros de interações com IA, produções autorais e reflexões críticas.
• Autoavaliação e coavaliação: Roteiros de reflexão individual e coletiva sobre o desempenho nas atividades, participação e uso das ferramentas.
• Rubricas de desempenho: Avaliação qualitativa das competências desenvolvidas, como pensamento crítico, aplicação prática do conteúdo e colaboração.
• Feedback contínuo: Uso da IA para geração de feedbacks personalizados durante o processo, complementando a mediação docente.
• Diagnóstico inicial: Aplicação de um pré-teste para avaliar os conhecimentos prévios em química e biologia e identificar lacunas conceituais.
• Atividades/Aulas híbridas: Utilização de sala de aula invertida, com conteúdos teóricos disponibilizados previamente em vídeos, textos e podcasts interativos.
• Atividades com IA: Uso de ferramentas como ChatGPT, simuladores moleculares e softwares educacionais baseados em IA para geração de mapas conceituais, resolução de problemas, explicações e criação de jogos.
• PBL e estudos de caso: Desenvolvimento de projetos em grupo com base em situações-problema envolvendo distúrbios metabólicos, processos digestivos, bioenergética, entre outros.
• Gamificação: Criação de jogos lúdicos e interativos com suporte da IA para revisão de conteúdos, como quizzes, desafios em grupo e jogos de tabuleiro digitais.
• Oficinas de integração química-bioquímica: Sessões de simulação práticas com uso de IA, voltadas para reforço dos fundamentos de química e biologia aplicados à bioquímica.
Em todas as etapas, além dos professores envolvidos também haverá a participação dos monitores de Bioquímica, de maneira a haver maior integração entre os alunos.
Como passo importante do projeto, a IA também será utilizada para avaliação dos resultados obtidos, através das seguintes formas:
• Avaliação diagnóstica e formativa: Pré e pós-testes com questões conceituais e situacionais, avaliando evolução da aprendizagem.
• Portfólios digitais: Coleta de evidências de aprendizagem, incluindo registros de interações com IA, produções autorais e reflexões críticas.
• Autoavaliação e coavaliação: Roteiros de reflexão individual e coletiva sobre o desempenho nas atividades, participação e uso das ferramentas.
• Rubricas de desempenho: Avaliação qualitativa das competências desenvolvidas, como pensamento crítico, aplicação prática do conteúdo e colaboração.
• Feedback contínuo: Uso da IA para geração de feedbacks personalizados durante o processo, complementando a mediação docente.
Indicadores, Metas e Resultados
Indicadores
1. % de participação dos alunos nas atividades com IA e metodologias ativas
2. Comparação entre pré e pós-teste (conhecimento conceitual)
3. Produção de portfólios digitais com qualidade e reflexão crítica
4. Qualidade dos jogos criados (critérios: criatividade, coerência conceitual, aplicabilidade)
5. Avaliação da percepção dos estudantes sobre o projeto
Metas
1. ≥ 50% dos estudantes participando ativamente das atividades propostas
2. Aumento ≥ 30% na média de acertos entre os testes
3. 80% dos grupos entregando portfólio com integração entre teoria, prática e uso de IA
4. ≥ 80% dos jogos avaliados como bons ou excelentes por pares e docentes
5. ≥ 90% relatando experiência positiva e contribuição para o aprendizado
Resultados Esperados
1. Elevado engajamento nas aulas, maior interesse pelo conteúdo e aumento da frequência
2.Melhora significativa na compreensão dos conceitos fundamentais de bioquímica
3. Demonstração de aprendizagem ativa, autonomia e aprofundamento conceitual
4. Capacidade de aplicar o conteúdo de forma criativa, promovendo aprendizagem lúdica e colaborativa
5. Aceitação da proposta pedagógica, valorização da IA como ferramenta educacional, desenvolvimento de competências transversais
1. % de participação dos alunos nas atividades com IA e metodologias ativas
2. Comparação entre pré e pós-teste (conhecimento conceitual)
3. Produção de portfólios digitais com qualidade e reflexão crítica
4. Qualidade dos jogos criados (critérios: criatividade, coerência conceitual, aplicabilidade)
5. Avaliação da percepção dos estudantes sobre o projeto
Metas
1. ≥ 50% dos estudantes participando ativamente das atividades propostas
2. Aumento ≥ 30% na média de acertos entre os testes
3. 80% dos grupos entregando portfólio com integração entre teoria, prática e uso de IA
4. ≥ 80% dos jogos avaliados como bons ou excelentes por pares e docentes
5. ≥ 90% relatando experiência positiva e contribuição para o aprendizado
Resultados Esperados
1. Elevado engajamento nas aulas, maior interesse pelo conteúdo e aumento da frequência
2.Melhora significativa na compreensão dos conceitos fundamentais de bioquímica
3. Demonstração de aprendizagem ativa, autonomia e aprofundamento conceitual
4. Capacidade de aplicar o conteúdo de forma criativa, promovendo aprendizagem lúdica e colaborativa
5. Aceitação da proposta pedagógica, valorização da IA como ferramenta educacional, desenvolvimento de competências transversais
Equipe do Projeto
Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
---|---|---|---|
FRANCIELI MORO STEFANELLO | 3 | ||
ISADORA LEIVAS DA SILVA | |||
REJANE GIACOMELLI TAVARES | 5 | ||
ROBERTO FARINA DE ALMEIDA | 2 | ||
ROSELIA MARIA SPANEVELLO | 2 |