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Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado a Consciência do Contexto do Aprendiz Débora N. F. Barbosa Doutoranda Dr. Cláudio F. R. Geyer Orientador Defesa.

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1 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado a Consciência do Contexto do Aprendiz Débora N. F. Barbosa Doutoranda Dr. Cláudio F. R. Geyer Orientador Defesa de Tese de Doutorado – Instituto de Informática, UFRGS Março, 2007

2 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 2 Tópicos Introdução O Modelo GlobalEdu Consciência do Contexto do Aprendiz Aspectos de Implementação e Avaliação Conclusões e Contribuições

3 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 3 Tópicos Introdução O Modelo GlobalEdu Consciência do Contexto do Aprendiz Aspectos de Implementação e Avaliação Conclusões e Contribuições

4 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 4 Novas Tecnologias Evolução Sistemas de computação Dispositivos e tecnologias de acesso Tecnologias na educação Educação a distância Sistemas Adaptativos - Introdução

5 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 5 Novas Tecnologias - Introdução Novas tecnologias Novos ambientes computacionais Novas possibilidades suportando o ensino e a aprendizagem

6 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 6 Mobilidade e Educação Educação Baseada na Mobilidade (m-learning) - Introdução Computação Móvel

7 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 7 Contexto e Educação Mobilidade Conectividade Casa Praia Universidade departamentos laboratórios - Introdução Computação Consciente do Contexto Educação Consciente do Contexto

8 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 8 Ubiqüidade e Educação Mobilidade Conectividade Contexto Casa Praia Universidade departamentos laboratórios - Introdução Computação Pervasiva Computação Ubíqua

9 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 9 Educação Ubíqua Processo que ocorre em qualquer tempo e lugar, de forma contínua, contextualizada e integrada ao cotidiano do aprendiz - Introdução

10 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 10 Educação Ubíqua Aspectos Pedagógicos Aprendiz enquanto ser autônomo e interativo Aprendizagem significativa Elementos da Educação Ubíqua O aprendiz A mobilidade O Conteúdo Consciência do Contexto QuemO que Onde Quando Por Que - Introdução

11 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 11 Motivações para Pesquisa Ambientes virtuais de aprendizagem Sem mobilidade e contexto Ambientes com suporte à mobilidade Sem contexto Ambientes com suporte à Consciência do Contexto do aprendiz Contexto específico e preocupação com os aspectos de percepção do contexto Ambientes com suporte à Educação Ubíqua Cenário e ambiente computacional específico - Introdução

12 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 12 Problema de Pesquisa Identificar os elementos básicos necessários para que o aprendiz possa aprender independentemente de lugar e tempo consciente do contexto real em que a aprendizagem ocorre Ambiente computacional com suporte à ubiqüidade - Introdução

13 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 13 Hipótese de trabalho Ambiente Educacional Ubíquo Ambiente Computacional Ubíquo Mobilidade Consciência do contexto Adaptação Permanência Acesso a recursos - Introdução

14 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 14 Objetivo Propor um modelo direcionado à consciência do contexto do aprendiz para suporte à aprendizagem ubíqua, considerando um ambiente computacional ubíquo - Introdução GlobalEdu

15 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 15 Tópicos Introdução O Modelo GlobalEdu Consciência do Contexto do Aprendiz Aspectos de Implementação e Avaliação Conclusões e Contribuições

16 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 16 O Modelo Pedagógico Construtivista Sujeito autônomo Aprendizagem Significativa Aprendizagem independente de processo formal que envolve aluno e professor Aprendiz Fundamentação para o modelo tecnológico - O Modelo GlobalEdu

17 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 17 Requisitos Técnicos Perfil do Aprendiz Domínio Genérico Consciência do Contexto Ambiente Computacional Ubíquo - O Modelo GlobalEdu

18 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 18 Perfil do Aprendiz Modelo Híbrido PAPI relacionamento, preferências, segurança LIP objetivos, competências e interesses Compromissos, Estilos de Aprendizagem e Histórico Informações Pessoais - O Modelo GlobalEdu

19 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 19 O Conteúdo Objetos de Aprendizagem Acesso aos objetos On line Off line Sub-conjunto do padrão LOM Informações gerais, técnicas, educacionais, de relacionamento e de propriedade intelectual - O Modelo GlobalEdu

20 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 20 O Contexto Toda informação relevante para o aprendiz e que pode ser obtida para suporte ao seu processo educacional, levando em consideração seu modelo Contexto Social e Físico - O Modelo GlobalEdu

21 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 21 Arquitetura GlobalEdu - O Modelo GlobalEdu Autonomia Aprendizagem Significativa Interatividade O Contexto A mobilidade O Conteúdo O aprendiz

22 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 22 Modelo de Execução Camada de execução 1. Percepção do contexto físico 2. Suporte à mobilidade 3. Suporte à comunicação e migração 4. Acesso ao sistema em Escala Global - O Modelo GlobalEdu

23 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 23 Modelo de Comunicação - O Modelo GlobalEdu

24 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 24 Modelo de Adaptação Baseado no modelo de aprendiz, conteúdo e contexto Fortemente influenciado pelo contexto Adapta conteúdo e modelo de aprendiz Gera relacionamentos entre o aprendiz e os elementos de contexto - O Modelo GlobalEdu

25 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 25 GlobalEdu - O Modelo GlobalEdu

26 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 26 Agente Pedagógico - AP - O Modelo GlobalEdu Aprendiz Agente Pedagógico Aprendiz Agente

27 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 27 Agente Pedagógico - AP - O Modelo GlobalEdu Gerais Perfil Conteúdo Contexto

28 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 28 GlobalEdu - O Modelo GlobalEdu

29 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 29 Gerencia Perfil - O Modelo GlobalEdu Gerencia Repositório Perfil Atualiza Perfil Consulta Perfil

30 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 30 Gerencia Conteúdo - O Modelo GlobalEdu Objetos de Aprendizagem Gerencia Repositório Seleciona Apresenta Controla Manipulação Consulta

31 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 31 GlobalEdu - O Modelo GlobalEdu

32 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 32 Módulos de Suporte - O Modelo GlobalEdu Módulos de Suporte Acesso PersistênciaComunicação Módulos de Suporte Acesso PersistênciaComunicação Middleware de Execução Comunicação Aprendiz Agente Pedagógico Aprendiz Agente

33 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 33 Tópicos Introdução O Modelo GlobalEdu Consciência do Contexto do Aprendiz Aspectos de Implementação e Avaliação Conclusões e Contribuições

34 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 34 Modelo do Contexto Casa Praia Universidade departamentos laboratórios Contexto Social Outros aprendizes - Consciência do Contexto do Aprendiz

35 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 35 Região Geográfica Espaço Região Modelo do Contexto Casa Praia Universidade departamentos laboratórios Pessoas Eventos Recursos Contexto Região - Consciência do Contexto do Aprendiz

36 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 36 Modelo do Contexto Casa Praia Universidade departamentos laboratórios Contexto Físico Outros aprendizes - Consciência do Contexto do Aprendiz localização

37 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 37 Contexto e Ontologia Ontologia para representação de contexto GlobalEduContext ContextRegion Personal_Information PhysicalContext - Consciência do Contexto do Aprendiz

38 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 38 ME Gerencia Contexto - Consciência do Contexto do Aprendiz

39 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 39 ME Gerencia Contexto - Consciência do Contexto do Aprendiz Gerencia metadados de Contexto Região Presença de aprendizes no contexto Relaciona aprendizes Por semelhança Por complementaridade Por relacionamento anterior Relaciona Contexto Região Informa Contexto Social Gerencia Contexto Físico

40 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 40 ME Gerencia Contexto

41 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 41 Tópicos Introdução O Modelo GlobalEdu Consciência do Contexto do Aprendiz Aspectos de Implementação e Avaliação Conclusões e Contribuições

42 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 42 Tecnologias Dispositivos Ambientes de Execução ISAM Java SDK 1.5 OpenLDAP Apache Ant LOCAL C# openNETCF MySQL - Aspectos de implementação e Avaliação

43 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 43 Agente Pedagógico Classes internas representando Contexto, conteúdo e perfil de aprendiz Inferência através do processamento das performativas U-inContext - Aspectos de implementação e Avaliação

44 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 44 Interface - Aspectos de implementação e Avaliação

45 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 45 Módulos Educacionais e de Suporte Módulos Educacionais ME Gerencia Contexto Demais Módulos Módulos de Suporte MS Acesso MS Comunicação - Aspectos de implementação e Avaliação

46 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 46 Avaliação - Aspectos de implementação e Avaliação Metodologia para avaliação Estudo de caso Sujeitos Questionário

47 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 47 Avaliação junto ao ISAM - Aspectos de implementação e Avaliação Cenário Unilasalle Notebook e PDA Zaurus SL-5600 Cinco sujeitos Resultados

48 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 48 Avaliação junto ao ISAM - Aspectos de implementação e Avaliação -pessoas e eventos do contexto relacionadas com o aprendiz -presença de outros usuários -auxiliar no aprendizado de algum conteúdo -interação com outros aprendizes -uso do sistema no dia-a-dia -auxilio ao ensino e a aprendizagem

49 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 49 Avaliação junto ao LOCAL - Aspectos de implementação e Avaliação Cenário Unisinos iPAQ 4700 Vinte sujeitos Resultados

50 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 50 Avaliação junto ao LOCAL - Aspectos de implementação e Avaliação -pessoas, eventos e recursos no contexto - relacionamento com outros aprendizes -conteúdo relacionado a um evento ocorrendo na localização -adequação quanto ao conteúdo fornecido -indicação da localização do aprendiz -o uso de sistema no dia-a- dia - como apoio ao aprendizado -interação com os elementos presentes no contexto

51 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 51 Tópicos Introdução O Modelo GlobalEdu Consciência do Contexto do Aprendiz Aspectos de Implementação e Avaliação Conclusões e Contribuições

52 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 52 Conclusões - Conclusões e contribuições Questionamentos de pesquisa Processo educacional contínuo e persistente e acesso aos recursos e informações de forma adaptada e imediata Definição do contexto que envolve o aprendiz e sua relação com os objetivos de aprendizagem Representação de recursos, aprendiz e contexto

53 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 53 Contribuições - Conclusões e contribuições Pesquisas na área de Educação Ubíqua definição de critérios e estratégias tecnológicas e pedagógicas Definição de uma arquitetura de suporte à Educação Ubíqua considerando um ambiente computacional ubíquo pré-existente fundamentado pedagogicamente

54 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 54 Contribuições - Conclusões e contribuições Agente Pedagógico Módulos Educacionais direcionados à Educação Ubíqua Uso de padrões Modelo de representação e consciência do contexto do aprendiz Publicações e inserção da pesquisa

55 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 55 Limitações - Conclusões e contribuições Uso em processos formais de ensino e de aprendizagem Ambientes computacionais ubíquos com suporte à computação contínua Gerência de metadados de objetos de aprendizagem e contexto Atuação do Agente Pedagógico Modelo de conteúdo

56 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 56 Trabalhos Futuros - Conclusões e contribuições Validação do modelo de conteúdo proposto Desenvolvimento dos demais módulos do GlobalEdu Validação do GlobalEdu de forma integrada Desenvolvimento de interfaces do AP Estudo de algoritmos de similaridade Ontologia de Contexto

57 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado a Consciência do Contexto do Aprendiz Débora N. F. Barbosa Doutoranda Dr. Cláudio F. R. Geyer Orientador Defesa de Tese de Doutorado – Instituto de Informática, UFRGS Março, 2007

58 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 58

59 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 59 Modelo de Execução Camada de execução 1. Percepção do contexto físico 2. Suporte à mobilidade 3. Suporte à comunicação e migração 4. Acesso ao sistema em Escala Global - O Modelo GlobalEdu

60 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 60 Agente Pedagógico - Aspectos de implementação e Validação

61 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 61 Agente Pedagógico Middleware Servidor GlobalEdu Módulos Educacionais Módulos de Suporte Suporte do Middleware Nodo Cliente AP - Aspectos de implementação e Avaliação

62 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 62 Perfil - Consciência do Contexto do Aprendiz

63 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 63 Conteúdo - Consciência do Contexto do Aprendiz

64 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 64 Contexto - Consciência do Contexto do Aprendiz

65 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 65 Contexto - Consciência do Contexto do Aprendiz

66 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 66

67 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 67 - Consciência do Contexto do Aprendiz

68 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 68 Módulos Educacionais - O Modelo GlobalEdu Repositório Atualização Consulta

69 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 69 Módulos Educacionais - O Modelo GlobalEdu Repositório Seleção Apresentação Manipulação Consulta

70 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 70 Módulos Educacionais - O Modelo GlobalEdu

71 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 71 ME Gerencia Contexto Gerencia Metadados de Contexto Região Relacionado a Região Geográfica Inserção, alteração e exclusão de informações no repositório Administrador autorizado Informações aos módulos Gerencia Perfil, Gerencia Conteúdo e AP OWL - Consciência do Contexto do Aprendiz

72 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 72 ME Gerencia Contexto Presença Aprendizes no Contexto Elemento dinâmico do Contexto Social Mantém lista de aprendizes no contexto Informado pelo MS Acesso Dispara o relacionamento entre aprendizes e destes com o contexto - Consciência do Contexto do Aprendiz

73 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 73 ME Gerencia Contexto Relaciona Aprendizes Relacionamento a partir de objetivos, competências e interesses Relacionamentos possíveis Por semelhança Por complementaridade Por relacionamento anterior - Consciência do Contexto do Aprendiz

74 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 74 ME Gerencia Contexto Relaciona Contexto Região Relaciona o aprendiz com as informações sobre contexto da região Ontologia Baseado nos objetivos, competências e interesses do aprendiz - Consciência do Contexto do Aprendiz

75 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 75 ME Gerencia Contexto Informa Contexto Social Envia ao AP informações sobre Contexto Região + outros aprendizes no contexto Gerencia Contexto Físico Recebe as informações do middleware e compara com a ontologia Permite identificar alteração de localização Informa o estado do AP para o MS persistência - Consciência do Contexto do Aprendiz

76 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 76 Avaliação junto ao ISAM - Aspectos de implementação e Avaliação

77 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 77 Avaliação junto ao ISAM - Aspectos de implementação e Avaliação

78 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 78 Avaliação junto ao LOCAL - Aspectos de implementação e Avaliação 1) A interface de utilização do sistema adaptada ao dispositivo de acesso? 2) O aviso sobre a disponibilidade do professor para resolver dúvidas? 3) O aviso referente à palestra que ocorrerá na localização, bem como outros eventos relacionados com seu perfil? 5) Você ser informado do seu relacionamento com os outros usuários presentes na localização?

79 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 79 Avaliação junto ao LOCAL - Aspectos de implementação e Avaliação 8) O uso do sistema para determinar a localização em que você se encontra? 9) O uso do sistema para auxiliar na interação com usuários presentes em uma determinada localização? 10) A possibilidade de usar o sistema em seu dia-a-dia? 12) O sistema considerar o seu perfil para o fornecimento de informações?

80 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 80 - Conclusões e contribuições

81 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 81

82 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 82 Grant – Aula de Inglês

83 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 83 Projeto Local (LOcation and Context Aware Learning) PDA Sistema de Perfis Tutor Repositório de Objetos Sistema de Localização Assistente Pessoal PDA Sistema de Envio de Mensagens

84 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 84 Projeto Local – Cenário Cenário Sistema de Perfis Tutor Repositório de Objetos Sistema de Localização Assistente Pessoal Sistema de Envio de Mensagens

85 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 85 Projeto Local – Perfis e AP

86 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 86 Projeto Local – Aplicação 1 Tutor Aprendiz B Interesse 1 Interesse 2 Interesse 5 Usa o Interesse 1 para criação do relacionamento Aprendiz A Interesse 1 Interesse 4 Interesse 7 Informações persistentes dos perfis Quem está no contexto ?1 2 3 Sistema de Localização Informações de localização do contexto Contexto

87 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 87 Projeto Local – Aplicação 2 PDA Assistente Pessoal Tutor Repositório de Objetos Sistema de Localização Informações de localização Objetos de aprendizagem contextualizados Objetos enviados para o Aprendiz 1 2 3

88 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 88 Projeto Local – Localização

89 Um Modelo de Educação Ubíqua Orientado à Consciência do Contexto do Aprendiz 89 Projeto Local – Dissertação PDA Sistema de Perfis Tutor Repositório de Objetos Sistema de Localização Assistente Pessoal PDA Sistema de Envio de Mensagens PeLep Melhoria de perfis usando Tracking


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