Can active learning strategies be regarded as resources to combat dropout in undergraduate STEM courses? An analysis based on Vincent Tinto's idea

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5007/2175-7941.2020v37n2p369

Abstract

Active learning strategies have been widely investigated in the Science Education literature. These studies have shown, among other things, that activities that place students in an active role, engaging them in science classes, contribute to better learning outcomes. Such results led researchers to adopt the implementation of active learning strategies to combat dropout in university courses. In some cases, it is assumed that better learning outcomes contribute to a decrease in failure rates, resulting in fewer students dropping out. This argument, widely used to advocate the implementation of active learning strategies, is interesting but can be enriched in order to better guide didactic and research actions. In this sense, the aim of this paper is to highlight the relations between the implementation of these strategies and the students’ decision to persist or to dropout of higher education, particularly on STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) courses, presenting examples related to Physics Education. For this, we adopt the interactionist theory of Vincent Tinto as framework. Based on literature results, we showed how the implementation of active learning helps to improve students’ perceptions of: i) their ability to handle the course demands (self-efficacy); ii) their belonging as members of a community that values their participation in the institution (sense of belonging); and iii) the value and/or relevance of what is foreseen in their course curriculum (curriculum perception). Thus, we contribute to the Science Education field by providing a theoretical framework for the design, conduct and study of institutional actions focused on combating university dropouts.

Author Biographies

Kaluti Moraes, Master Degree of Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Possui Bacharelado em Biomedicina pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS, 2013), Licenciatura em Física pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS, 2015) e Mestre em Ensino de Física pelo Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física (PPGEnFis) da UFRGS (2020). Atualmente é aluno de Doutorado no Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física da UFRGS.

Leonardo Heidemann, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Licenciado em Física pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS, 2008), obtendo na mesma Universidade os diplomas de Mestre em Ensino de Física (UFRGS, 2011) e de Doutor em Ensino de Física (UFRGS, 2015). Desde 2016, é Professor Adjunto e membro permanente do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física do Instituto de Física (PPGEnFis) da UFRGS. É coordenador do Centro de Referência para o Ensino de Física (CREF) da UFRGS desde 2017.

Tobias Espinosa, Universidade Federal do Rio Grande

Licenciado em Física pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS, 2013), Mestre em Ensino de Física pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS, 2016) e Doutor em Ensino de Física também pela UFRGS (2019). Atualmente é professor Adjunto A do Instituto de Matemática, Estatística e Física (IMEF) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG), docente permanente e coordenador adjunto do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências Exatas da FURG e docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física da UFRGS.

References

ARAUJO, I. S.; MAZUR, E. Instrução pelos Colegas e Ensino sob Medida: Uma proposta para engajamento dos alunos no processo de ensino-aprendizagem de Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 30, n. 2, p. 362-284, ago. 2013.

ARRUDA, S. M.; CARVALHO, M. A.; DIAS, M. M. P.; SILVEIRA, F. L. Dados comparativos sobre a evasão em física, matemática, química e biologia da Universidade Estadual de Londrina: 1996 a 2004. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis v. 23, n. 3, p. 418-438, dez. 2006.

BANDURA, A. The explanatory and predictive scope of self-efficacy theory. Journal of Social and Clinical Psychology, v. 4, n. 3, p. 359-373, 1986.

BANDURA, A. Self-efficacy: The exercise of control. New York: W. H. Freeman, 1997.

BARBOSA, E. F.; MOURA, D. G. Metodologias ativas de aprendizagem no ensino de engenharia. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENGINEERING AND TECHNOLOGY EDUCATION, XIII, 2014, Cairo, Egito. Anais... p. 110-116.

BARDAGI, M.; HUTZ, C. S. Evasão universitária e serviços de apoio ao estudante: uma breve revisão da literatura brasileira. Psicologia Revista, São Paulo, v. 14, n. 2, p. 279-301, 2005.

BARDAGI, M.; HUTZ, C. S. Eventos estressores no contexto acadêmico: uma breve revisão da literatura brasileira. Interação em Psicologia, Curitiba, v. 15, n. 1, 2011.

BARROSO, M. F.; FALCÃO, E. B. Evasão universitária: o caso do Instituto de Física da UFRJ. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENSINO DE FÍSICA, IX, 2004, Águas de Lindóia. Anais… v. 9, p. 1-14, Águas de Lindóia: 2004.

BEAN, J.; EATON, S. A Psychological model of college student retention. In: Braxton, J. M. (Ed.). Reworking the student departure puzzle. Nashville: Vanderbilt University Press, 2000. p. 48-61.

BENEDICT, J. O.; ANDERTON, J. B. Applying the just-in-time teaching approach to teaching statistics. Teaching of Psychology, Washington, DC, v. 31, n. 3, p. 197-199, 2004.

BERGER, J. B.; MILEM, J. F. The role of student involvement and perceptions of integration in a causal model of student persistence. Research in Higher Education, v. 40, n. 6, p. 641-664, 1999.

BERGMANN, J.; SAMS, A. Flip Your Classroom: reach every student in every class every day. Eugene, Oregon: Iste, 2012.

BRAGA, M. M.; PEIXOTO, M. C. L.; BOGUTCHI, T. F. A evasão no ensino superior brasileiro: o caso da UFMG. Avaliação: Revista da Rede de Avaliação Institucional da Educação Superior, Campinas, v. 8, n. 3, p. 161-189, mai. 2003.

BRAXTON, J. M.; SULLIVAN, A. V. S.; JOHNSON, R. M. Appraising Tinto's theory of college student departure. Higher Education: Handbook of Theory and Research 12. New York: Agathon Press Incorporated, 1997. p. 107-164.

BRAXTON, J. M.; MILEM, J. F.; SULLIVAN, A. S. The influence of active learning on the college student departure process: Toward a revision of Tinto's theory. The Journal of Higher Education, v. 71, n. 5, p. 569-590, set./out. 2000.

BRAXTON, J. M.; JONES, W. A.; HIRSCHY, A. S.; HARTLEY, H. V. The role of active learning in college student persistence. New Directions for Teaching and Learning, v. 2008, n. 115, p. 71-83, set. 2008.

CHEN, Y.; WANG, Y.; CHEN N. S. Is FLIP enough? Or should we use the FLIPPED model instead? Computers & Education, v. 79, p. 16-27, out. 2014.

COLVIN, J. W.; ASHMAN, M. Roles, risks, and benefits of peer mentoring relationships in higher education. Mentoring & Tutoring: Partnership in Learning, v. 18, n. 2, p. 121-134, mai. 2010.

CROUCH, C. H.; MAZUR, E. Peer instruction: Ten years of experience and results. American Journal of Physics, v. 69, n. 9, p. 970-977, ago. 2001.

DAITX, A. C.; LOGUERCIO, R. Q.; STRACK, R. Evasão e retenção escolar no curso de licenciatura em química do Instituto de Química da UFRGS. Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, v. 21, n. 2, p. 153-178, ago. 2016.

DESLAURIERS, L.; MCCARTY, L. S.; MILLER, K.; CALLAGHAN, K.; KESTIN, G. Measuring actual learning versus feeling of learning in response to being actively engaged in the classroom. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 116, n. 39, p. 19251-19257, 2019.

DETONI H. R.; BARROSO M. F. Apoio acadêmico: ampliando e reavaliando tutoriais propostos a alunos ingressantes. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, XXIII, 2019, Salvador. Anais… Salvador: 2019. Disponível em:

<https://sec.sbfisica.org.br/eventos/snef/xxiii/sys/resumos/T0182-1.pdf>. Acesso em: 13 out. 2019.

DOUGHERTY, R. C.; BOWEN, C. W.; BERGER, T.; REES, W.; MELLON, E. K.; PULLIAM, E. Cooperative learning and enhanced communication: Effects on student performance, retention, and attitudes in general chemistry. Journal of Chemical Education, v. 72, n. 9, p. 793, set. 1995.

DURKHEIM, E. Suicide: A study in sociology (SPAULDING, J. A.; SIMPSON, G., trad.). Glencoe, IL: Free Press, (Original work published 1897), 1951.

ESPINOSA, T. O.; ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A. Sala de aula invertida (flipped classroom): inovando as aulas de física. Física na Escola, São Paulo, v. 14, n. 2, p. 4-13, out. 2016.

ESPINOSA, T. O.; ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A. Crenças de autoeficácia em aprender Física e trabalhar colaborativamente: um estudo de caso com o método Team-Based Learning em uma disciplina de Física Básica. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia, Ponta Grossa, v. 12, n. 1, p. 29-54, jan./abr. 2019.

FERNANDES, J.; GUIMARÃES, M. H. U.; ROBERT, A.; PASSOS, M. M. Estudo da evasão dos estudantes de Licenciatura e Bacharelado em Física: uma análise à luz da Teoria do Sistema de Ensino de Bourdieu. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 37, n. 1, p. 105-126, 2020.

FORMICA, S. P.; EASLEY, J. L.; SPRAKER, M. C. Transforming common-sense beliefs into Newtonian thinking through Just-In-Time Teaching. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, v. 6, n. 2, p. 020106, 2010.

FREEMAN, T. M.; ANDERMAN, L. H.; JENSEN, J. M. Sense of belonging in college freshmen at the classroom and campus levels. The Journal of Experimental Education, v. 75, n. 3, p. 203-220, 2007.

GAVRIN, A. D.; WATT, J. X.; MARRS, K.; BLAKE JR, R. E. Just-in-Time Teaching (JiTT): using the web to enhance classroom learning. Computers in Education Journal, Port Royal, v. 14. p. 51-60, 2004.

GIANNAKOS, M. N.; KROGSTIE, J.; CHRISOCHOIDES, N. Reviewing the flipped classroom research: reflections for computer science education. In: PROCEEDINGS OF THE COMPUTER SCIENCE EDUCATION RESEARCH CONFERENCE, ACM, 2014. Anais… p. 23-29. ACM, 2014.

GOK, T. The effects of peer instruction on students’ conceptual learning and motivation. Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, v. 13, n. 1, p. 1-17, mar. 2012.

GOMES, A. M.; MORAES, K. N. Educação superior no Brasil contemporâneo: transição para um sistema de massa. Educação & Sociedade, Campinas, v. 33, n. 118, p. 171-190, jan-mar. 2012.

HAKE, R. R. Interactive-engagement versus traditional methods: A six-thousand-student survey of mechanics test data for introductory physics courses. American journal of Physics, v. 66, n. 1, p. 64-74, nov. 1998.

HAUSMANN, L. R. M.; SCHOFIELD, J. W.; WOODS, R. L. Sense of belonging as a predictor of intentions to persist among African American and White first-year college students. Research in Higher Education, v. 48, n. 7, p. 803-839, nov. 2007.

HEIDEMANN, L. A.; GIONGO, S. L.; MORAES, K. R. M. Evadir ou persistir? Uma disciplina introdutória centrada no fomento à persistência nos cursos de licenciatura em Física. Revista Brasileira de Ensino de Ciências e Matemática, Passo Fundo, v. 3, p. 160-188, 2020.

JOHNSON, R. T.; JOHNSON, D. W.; STANNE, M. B. Comparison of computer-assisted cooperative, competitive, and individualistic learning. American Educational Research Journal, v. 23, n. 3, p. 382-392, jan. 1986.

JUNGIĆ, V; KAUR, H.; MULHOLAND, J.; XIN, C. On flipping the classroom in large first year calculus courses. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, v. 46, n. 4, p. 508-520, 2015.

KATO, D. S.; KAWASAKI, C. S. As concepções de contextualização do ensino em documentos curriculares oficiais e de professores de ciências. Ciência & Educação, Bauru v. 17, n. 1, p. 35-50, 2011.

KIM, M. K.; KIM, S. M.; KHERA, O.; GETMAN, J. The experience of three flipped classrooms in an urban university: an exploration of design principles. The Internet and Higher Education, v. 22, p. 37-50, 2014.

LIMA JUNIOR, P. R. M.; BISINOTO, C.; MELO, N. S.; RABELO, M. Taxas longitudinais de retenção e evasão: uma metodologia para estudo da trajetória dos estudantes na educação superior. Ensaio: Avaliação e Políticas Públicas em Educação, v. 27, n. 102, p. 157-178, 2019.

LIMA JUNIOR, P. R. M.; OSTERMANN, F.; REZENDE, F. Análise dos condicionantes sociais da evasão e retenção em cursos de graduação em Física à luz da sociologia de Bourdieu. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, Belo Horizonte, v. 12, n. 1, p. 37-60, ago. 2012.

LIMA JUNIOR, P. R. M. Evasão do ensino superior de Física segundo a tradição disposicionalista em sociologia da educação. 2013. Tese (Doutorado em Ensino de Física) - Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. Disponível em: <https://lume.ufrgs.br/handle/10183/78438>. Acesso em: 13 out. 2019.

LOVE, B.; HODGE, A.; GRANDGENETT, N.; SWIFT, A. W. Student learning and perceptions in a flipped linear algebra course. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, v. 45, n. 3, p. 317-324, 2014.

MARRS, K. A.; BLAKE, R. E.; GAVRIN, A. D. Use of warm up exercises in just-in-time teaching to determine students prior knowledge and misconceptions in biology, chemistry, and physics. Journal of College Science Teaching, v. 33, p. 42-47, 2003.

MASSI, L.; VILLANI, A. Um caso de contratendência: baixa evasão na licenciatura em química explicada pelas disposições e integrações. Educação e Pesquisa, São Paulo, v. 41, n. 4, p. 975-992, dez. 2015.

MATTA, C. M. B.; LEBRÃO, S. M. G.; HELENO, M. G. V. Adaptação, rendimento, evasão e vivências acadêmicas no ensino superior: revisão da literatura. Psicologia Escolar e Educacional, São Paulo, v. 21, n. 3, p. 583-591, 2017.

MAZUR, E. Peer instruction: A user's manual. New Jersey: Prentice Hall, Pearson, 1997.

MCNALLY, B.; CHIPPERFIELD, J.; DORSETT, P.; DEL FABBRO, L.; FROMMOLT, V.; GOETZ, S.; LEWOHL, J.; MOLLINEUX, M.; PEARSON, A.; REDDAN, G.; ROIKO, A.; RUNG, A. Flipped classroom experiences: student preferences and flip strategy in a higher education context. Higher Education, v. 73, n. 2, p. 281-298, 2017.

MENEZES, D. P.; BUSS, K.; SILVANO, C. A.; D’AVILA, B. N.; ANTENEODO, C. A física da UFSC em números: evasão e gênero. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 35, n. 1, p. 324-336, abr. 2018.

MICHA, D. N.; BARCELLOS, M. E.; SILVA, G. D. S. F.; SOUZA, E. G.; SILVA, M. C.; SILVA, E. T.; GONÇALVES, D. N. O novo currículo do Curso de Licenciatura em Física do CEFET/RJ, Campus Petrópolis. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 35, n. 2, p. 478-517, ago. 2018.

MILLER, K.; SCHELL, J.; HO, A.; LUKOFF, B.; MAZUR, E. Response switching and self-efficacy in Peer Instruction classrooms. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, v. 11, n. 1, p. 010104, 2015.

MOK, H. N. Teaching tip: The flipped classroom. Journal of Information Systems Education, v. 25, n. 1, p. 7, 2014.

MÜLLER, M. G.; ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A.; SCHELL, J. Uma revisão da literatura acerca da implementação da metodologia interativa de ensino Peer Instruction (1991 a 2015). Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 39, n. 3, e3403, 20 p., jul./set. 2017.

NICOL, D. J.; BOYLE, J. T. Peer instruction versus class-wide discussion in large classes: A comparison of two interaction methods in the wired classroom. Studies in higher education, v. 28, n. 4, p. 457-473, 2003.

NOVAK, G. M.; PATTERSON, E. T.; GAVRIN, A. D.; CHRISTIAN, W. Just-in-Time Teaching: blending active learning with web technology. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999.

OLIVEIRA, V.; ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A. Resolução de problemas abertos no ensino de física: uma revisão da literatura. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 39, n. 3, jan. 2017.

PALHARINI, F. A. Elementos para a compreensão do fenômeno da evasão na UFF. Avaliação: Revista da Avaliação da Educação Superior, Campinas, v. 9, n. 2, p. 51-80, mar. 2004.

PAPADOPOULOS, C.; ROMAN, A. S. Implementing an inverted classroom model in engineering statics: Initial results. In: ASEE ANNUAL CONFERENCE & EXPOSITION, 117th, 2010, Louisville. American Society for Engineering Education, 2010.

PARAPPILLY, M.; SCHMIDT, L.; RITTER, S. Ready to learn physics: a team-based learning model for first year university. European Journal of Physics, v. 36, n. 5, p. 055052, 2015.

PARISOTO, M. F.; MOREIRA, M. A.; KILLIAN, A. S. Efeito da aprendizagem baseada no Método de Projetos e na Unidade de Ensino Potencialmente Significativa na retenção do conhecimento: uma análise quantitativa. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia, Curitiba, v. 9, n. 2, mai./ago. 2016.

PINHEIRO, N. C. Por uma pesquisa em ensino de física menos universal: considerando contextos e idioculturas na educação científica. 2016. Tese (Doutorado em Ensino de Física) - Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. Disponível em: <https://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/152763>. Acesso em: 13 out. 2019.

RANGEL, F. O.; STOCO, S.; SILVA, J. A.; TESTONI, L. A.; BROCKINGTON, G.; CERICATO. I. L. Evasão ou mobilidade: conceito e realidade em uma licenciatura. Ciência & Educação, v. 25, n. 1, p. 25-42, 2019.

REASON, R. D. An examination of persistence research through the lens of a comprehensive conceptual framework. Journal of College Student Development, v. 50, n. 6, p. 659-682, nov. 2009.

RUDOLPH, A. L.; LAMINE, B.; JOYCE, M.; VIGNOLLES, H.; CONSIGLIO, D. Introduction of interactive learning into French university physics classrooms. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, v. 10, n. 1, p. 010103, 2014.

RUTKOWSKI, J. Flipped Classroom-From Experiment to Practice. IDT/IIMSS/STET. p. 565-574, jun. 2014.

SANTOS JUNIOR, J. S.; REAL, G. C. M. A evasão na educação superior: o estado da arte das pesquisas no Brasil a partir de 1990. Avaliação: Revista da Avaliação da Educação Superior, Campinas, v. 22, n. 2, p. 385-402, ago. 2017.

SILVA FILHO, R. L. L.; MONTEJUNAS, P. R.; HIPÓLITO, O.; LOBO, M. B. D. C. M. A evasão no ensino superior brasileiro. Cadernos de Pesquisa, São Paulo, v. 37, n. 132, p. 641-659, 2007.

SILVA, S. L. L.; FUMIÃ, H. F. É seguro atirar para cima? Uma análise da letalidade de projéteis subsônicos. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 41, n. 3, e201800260, nov. 2019.

SILVA, M. F.; KAGIMURA, R. Aprendizagem ativa como ação afirmativa no combate à retenção escolar. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, XXIII, 2019, Salvador. Anais… Salvador: 2019. Disponível em:

<https://sec.sbfisica.org.br/eventos/snef/xxiii/sys/resumos/T0141-1.pdf>. Acesso em: 13 out. 2019.

SLETTEN, S. R. Investigating flipped learning: Student self-regulated learning, perceptions, and achievement in an introductory biology course. Journal of Science Education and Technology, v. 26, n. 3, p. 347-358, 2017.

STRAYER, J. F. How learning in an inverted classroom influences cooperation, innovation and task orientation. Learning Environments Research, v. 15, n. 2, p. 171-193, 2012.

STRAYHORN, T. L. College students' sense of belonging: A key to educational success for all students. New York: Routledge, 2012.

STRENTA, A. C.; ELLIOT, R.; ADAIR, R.; MATIER, M.; SCOTT, J. Choosing and leaving science in highly selective institutions. Research in Higher Education, v. 35, n. 5, p. 513-547, 1994.

TINTO, V. Dropout from higher education: A theoretical synthesis of recent research. Review of Educational Research, v. 45, n. 1, p. 89-125, 1975.

TINTO, V. Classrooms as Communities. The Journal of Higher Education, v. 68, n. 6, p. 599-623, nov./dez. 1997.

TINTO, V. Through the Eyes of Students. Journal of College Student Retention: Research, Theory & Practice, v. 19, n. 3, p. 254-269, dez. 2017.

VUONG, M.; BROWN-WELTY, S.; TRACZ, S. The effects of self-efficacy on academic success of first-generation college sophomore students. Journal of College Student Development, v. 51, n. 1, p. 50-64, jan/fev. 2010.

WENTZEL, K. R. Student motivation in middle school: The role of perceived pedagogical caring. Journal of Educational Psychology, v. 89, n. 3, p. 411, 1997.

ZANIEWSKI, A. M.; REINHOLZ, D. Increasing STEM success: a near-peer mentoring program in the physical sciences. International Journal of STEM Education, v. 3, n. 14, mai. 2016.

ZEPKE, N. Student engagement research: Thinking beyond the mainstream. Higher Education Research & Development, v. 34, n. 6, p. 1311-1323, mai. 2015.

ZHAO, D.; MA, X.; QIAO, S. What aspects should be evaluated when evaluating graduate curriculum: Analysis based on student interview. Studies in Educational Evaluation, v. 54, p. 50-57, nov. 2016.

Published

2020-08-12

How to Cite

Moraes, K., Heidemann, L., & Espinosa, T. (2020). Can active learning strategies be regarded as resources to combat dropout in undergraduate STEM courses? An analysis based on Vincent Tinto’s idea. Caderno Brasileiro De Ensino De Física, 37(2), 369–405. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2020v37n2p369

Issue

Section

Pesquisa em Ensino de Física