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.

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.


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

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
FRANCIELI MORO STEFANELLO3
ISADORA LEIVAS DA SILVA
REJANE GIACOMELLI TAVARES5
ROBERTO FARINA DE ALMEIDA2
ROSELIA MARIA SPANEVELLO2

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