Cognitive and non-cognitive efficiency gaps between private and public schools in the Latin America region-a hybrid DEA and machine learning approach based on PISA 2022

Utilizando uma abordagem híbrida de Análise Envoltória de Dados e aprendizado de máquina interpretável com dados do PISA 2022, este estudo revela que escolas privadas na América Latina apresentam maior eficiência cognitiva e não cognitiva do que as públicas, sendo a eficiência das privadas impulsionada por recursos domésticos e autonomia, enquanto a ineficiência das públicas está associada a clima escolar deficiente, evasão e barreiras socioeconômicas.

O essencial

🏫 A Grande Corrida das Escolas: Quem Usa Melhor o Que Tem?

Um resumo do estudo sobre a eficiência das escolas públicas e privadas na América Latina (baseado nos dados de 2022).

Imagine que a educação na América Latina é como uma maratona gigante. Mas, em vez de correr em um único caminho, temos duas pistas diferentes: uma pista de asfalto liso (as escolas privadas) e uma pista de terra cheia de buracos (as escolas públicas). O problema é que, depois da pandemia, muitos alunos estão cansados e a corrida ficou mais difícil.

Este estudo, feito por Marcos Delprato, quer responder a uma pergunta simples: Quem está correndo melhor em relação ao que tem disponível?

1. O Que é "Eficiência" Escolar? (A Analogia do Churrasco)

Pense na eficiência escolar como fazer um churrasco.

• Os Insumos (Entradas): São a carne, o carvão, o sal e o tempo que você tem.
• O Resultado (Saídas): São os churrascos deliciosos que você serve.

Uma escola é eficiente se ela consegue fazer o churrasco mais gostoso possível usando a mesma quantidade de carne e carvão que a outra. Se a Escola A usa 1kg de carne para fazer um churrasco mediano, e a Escola B usa 1kg de carne para fazer um churrasco incrível, a Escola B é mais eficiente.

O estudo olhou para 2.034 escolas em 9 países da América Latina (como Brasil, Chile, Argentina, México, etc.) usando os dados do PISA 2022 (o "olimpíada" das provas escolares).

2. O Veredito: A Diferença entre as Pistas

O estudo mediu duas coisas:

1. Eficiência Cognitiva: O quanto os alunos aprenderam (Matemática, Leitura, Ciências).
2. Eficiência Não-Cognitiva: O bem-estar dos alunos (como eles se sentem, se são resilientes, se têm autocontrole e empatia).

O Resultado da Corrida:

• Escolas Privadas: Elas estão, em média, mais eficientes. Elas conseguem extrair mais aprendizado e mais bem-estar dos alunos com os recursos que têm. É como se elas tivessem um "churrasco" mais saboroso com a mesma carne.
• Escolas Públicas: Elas estão ficando para trás. Elas têm muito espaço para melhorar. Se usassem os mesmos recursos (professores, prédios, dinheiro) de forma mais inteligente, poderiam melhorar muito as notas e o bem-estar dos alunos sem precisar de mais dinheiro.

A Diferença:

• Nas notas (cognitivo), as privadas levam uma vantagem de cerca de 10 pontos de eficiência.
• No bem-estar (não-cognitivo), a vantagem é menor (cerca de 4,5 pontos), mas ainda existe.

3. Por que essa diferença existe? (O "Kit de Ferramentas")

O estudo usou uma tecnologia avançada (Inteligência Artificial e Machine Learning) para descobrir o que faz a diferença. Foi como se o estudo tivesse feito uma "autópsia" nos dados para ver o que estava no bolso de cada escola.

O que as Escolas Privadas (Eficientes) têm de especial?

• O "Kit de Casa" dos Alunos: Os alunos das escolas privadas geralmente têm mais livros em casa, mais computadores pessoais e menos tempo trabalhando para ajudar a família.
• Autonomia: A escola tem mais liberdade para tomar suas próprias decisões (como contratar professores ou mudar o currículo).
• Clima Escolar: O ambiente é mais acolhedor, os alunos se sentem pertencentes e faltam menos.
• Durante a Pandemia: Eles tiveram menos problemas com internet e conseguiram fazer o trabalho de casa mais fácil.

O que pesa contra as Escolas Públicas (Menos Eficientes)?

• O "Kit de Casa" Difícil: Muitos alunos têm poucos livros em casa, precisam trabalhar (muitas vezes em tempo integral) para ajudar a família e têm dificuldade de acesso à internet.
• Repetência e Faltas: Há muitos alunos que repetem a série e faltam muito à aula.
• Clima Pesado: O ambiente escolar é mais tenso, com menos senso de pertencimento.
• Durante a Pandemia: A pandemia foi um desastre maior para elas. Muitos alunos não conseguiram fazer lição de casa por falta de conexão ou porque estavam doentes/trabalhando.

4. A Grande Lição (O que podemos fazer?)

O estudo não diz que as escolas públicas são "ruins" ou que as privadas são "perfeitas". Ele diz que o sistema está desequilibrado.

• Para as Escolas Públicas: Elas têm um "superpoder" escondido. Se conseguirem melhorar o clima escolar, reduzir a repetência e ajudar os alunos que precisam trabalhar, elas podem pular de nível sem precisar de bilhões de dólares extras. É como consertar o motor de um carro velho para que ele corra mais rápido, em vez de comprar um carro novo.
• Para os Governos: O dinheiro é escasso. Em vez de apenas jogar dinheiro, é preciso olhar para como o dinheiro é usado. O estudo sugere que as escolas públicas que estão dando certo (mesmo com poucos recursos) devem servir de modelo para as que estão indo mal.

Resumo em uma frase:

As escolas privadas na América Latina estão "correndo mais rápido" porque têm melhores condições de partida (alunos com mais recursos e menos problemas em casa), mas as escolas públicas têm um enorme potencial para melhorar se focarem em resolver os problemas sociais e de clima escolar que estão travando o progresso dos alunos.

A mensagem final: Não é apenas sobre ter mais recursos, é sobre usar melhor o que já se tem para garantir que nenhum aluno fique para trás na maratona da vida.

Resumo técnico

Aqui está um resumo técnico detalhado do artigo em português, estruturado conforme solicitado:

Título: Lacunas de Eficiência Cognitiva e Não Cogniva entre Escolas Privadas e Públicas na América Latina: Uma Abordagem Híbrida DEA e Aprendizado de Máquina Baseada no PISA 2022

1. Problema de Pesquisa e Contexto

O sistema educacional da América Latina e do Caribe (ALC) enfrenta uma crise de aprendizagem agravada pela pandemia de COVID-19, caracterizada por desigualdade, segregação escolar e escassez de recursos. O contexto pós-pandemia trouxe desafios adicionais, como o fechamento prolongado de escolas e a transição para o ensino remoto, que afetaram desproporcionalmente os estudantes mais vulneráveis (geralmente em escolas públicas).
O problema central é determinar se as escolas privadas e públicas na região operam com diferentes níveis de eficiência (capacidade de maximizar o output educacional dado um conjunto de recursos) e quais são os principais determinantes dessas diferenças. A literatura prévia era limitada, muitas vezes focada em dados pré-pandemia (PISA 2018 ou PISA-D 2017) ou em análises nacionais isoladas, sem uma visão regional integrada que considerasse tanto resultados cognitivos (acadêmicos) quanto não cognitivos (bem-estar socioemocional).

2. Metodologia

O estudo adota uma abordagem metodológica híbrida inovadora, combinando Análise Envoltória de Dados (DEA) com Métodos de Aprendizado de Máquina Interpretável (IML).

• Base de Dados: Utiliza dados do PISA 2022 de 9 países da ALC (Argentina, Brasil, Chile, Colômbia, República Dominicana, México, Panamá, Peru e Uruguai), abrangendo uma amostra de 2.034 escolas (1.548 públicas e 486 privadas).
• Fase 1: Estimativa de Eficiência (DEA):
  • Foram estimadas quatro fronteiras de eficiência separadas (por tipo de escola e por tipo de output).
  • Inputs (Entradas): Infraestrutura escolar, razão aluno-professor e riqueza média das famílias dos alunos.
  • Outputs (Saídas):
    1. Cognitivas: Média de pontuações em Matemática, Leitura e Ciências.
    2. Não Cognitivas: Um índice composto de bem-estar baseado em sete traços de personalidade (assertividade, cooperação, curiosidade, controle emocional, empatia, perseverança e gestão de estresse).
  • Foi utilizada a escala de retornos variáveis (VRS) e testada a dominância estocástica de primeira e segunda ordem para comparar as distribuições de eficiência.
• Fase 2: Determinantes da Eficiência (IML):
  • Para superar a "maldição da dimensionalidade" ao lidar com 42 covariáveis (determinantes), o estudo utilizou Árvores de Gradiente (Gradient Boosted Trees - GBT) como modelo preditivo.
  • A variável dependente foi binarizada (1 se a eficiência estiver acima da média regional, 0 caso contrário).
  • Para interpretar os resultados do modelo "caixa-preta", aplicou-se o método SHAP (Shapley Additive Explanations), permitindo identificar a importância e a direção (positiva ou negativa) de cada fator na probabilidade de uma escola ser altamente eficiente.

3. Principais Contribuições

1. Primeiro Estudo Regional Pós-Pandemia: É a primeira análise abrangente da eficiência escolar na ALC utilizando dados do PISA 2022, capturando o impacto das mudanças estruturais trazidas pela pandemia.
2. Inclusão de Resultados Não Cognitivos: Vai além das notas acadêmicas, avaliando a eficiência na produção de habilidades socioemocionais, crucial para a continuidade pedagógica durante crises.
3. Inovação Metodológica: Aplica pela primeira vez uma abordagem híbrida DEA + IML (SHAP) no domínio da eficiência educacional internacional, permitindo analisar simultaneamente um grande número de determinantes complexos e interações não lineares.

4. Resultados Principais

• Lacunas de Eficiência:

  • Cognitiva: Existe uma lacuna de eficiência de aproximadamente 0,10 a favor das escolas privadas (Eficiência Média Privada = 0,865 vs. Pública = 0,768). Isso indica que as escolas públicas têm um potencial de melhoria de 23% mantendo os mesmos insumos.
  • Não Cognitiva: A lacuna é menor, de 0,045 (Privada = 0,685 vs. Pública = 0,640), mas ainda favorável às escolas privadas.
  • Heterogeneidade: As escolas públicas apresentam maior dispersão (heterogeneidade) nos níveis de eficiência em comparação com as privadas, sugerindo que algumas escolas públicas são muito ineficientes, puxando a média para baixo.
  • Dominância Estocástica: As escolas privadas dominam estocasticamente as públicas em todos os níveis de eficiência (baixa, média e alta), tanto em resultados cognitivos quanto não cognitivos.

• Determinantes da Eficiência (Análise SHAP):

  • Escolas Privadas (Alta Eficiência): Os principais impulsionadores são recursos familiares (grande estoque de livros e PCs em casa), baixa participação em trabalho remunerado, autonomia escolar elevada e bom clima escolar.
  • Escolas Públicas (Baixa Eficiência): A ineficiência é fortemente associada a: clima escolar precário, altas taxas de reprovação, evasão (truantia), alta intensidade de trabalho remunerado dos alunos, poucos livros em casa e barreiras significativas para a realização de tarefas de casa durante a pandemia (falta de conectividade e suporte).
  • Contraste: Enquanto fatores de recursos e autonomia impulsionam a eficiência privada, fatores de vulnerabilidade socioeconômica e trajetória educacional frágil (reprovação/trabalho) são os principais preditores de ineficiência nas escolas públicas.

5. Significado e Implicações de Política

O estudo conclui que, embora as escolas privadas sejam mais eficientes na transformação de insumos em resultados (acadêmicos e socioemocionais), há um espaço significativo para melhorar a eficiência do setor público sem aumentar os recursos financeiros atuais.

• Recomendações:
  • Benchmarking: Identificar e replicar práticas de escolas públicas de alta eficiência dentro de cada país para reduzir a heterogeneidade interna.
  • Foco em Habilidades Não Cognitivas: Melhorar as habilidades socioemocionais dos alunos das escolas públicas pode atuar como um mecanismo de proteção contra adversidades contextuais e melhorar indiretamente os resultados acadêmicos.
  • Mitigação de Barreiras: Políticas devem focar em reduzir barreiras ao aprendizado remoto (conectividade, suporte a professores) e combater o trabalho infantil e a evasão, que são os maiores freios à eficiência nas escolas públicas.

Em suma, o artigo fornece um roteiro baseado em evidências para que formuladores de políticas na América Latina otimizem o uso de recursos escassos, focando não apenas em insumos, mas nos determinantes estruturais e contextuais que diferenciam a eficiência entre os setores público e privado.