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Universidade Federal de Itajubá Treinamento Baseado em Computador Atualidades Treinamento Baseado em Computador Aprendizado e Avaliação Alexandre C. B.

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1 Universidade Federal de Itajubá Treinamento Baseado em Computador Atualidades Treinamento Baseado em Computador Aprendizado e Avaliação Alexandre C. B. Ramos

2 Atualidades O papel do computador na sociedade atual

3 Computador x Educação Mito: Novas tecnologias vêm substituir o professor! =>Justifica-se pela falta de informação e de esclarecimento sobre o assunto. Qualquer tecnologia com potencialidades e características de comunicação e manipulação de informações, é adequada as atividades ligadas à Educação. O ato de ensinar/aprender consiste em uma relação de comunicação por excelência.

4 Informática e Sociedade O processo de informatização da sociedade brasileira é irreversível. Se a escola também não se informatizar, correrá o risco de não ser mais compreendida pelas novas gerações. Os professores devem usar o computador como: 1. Ferramenta de auxílio as suas atividades didático pedagógicas. 2. Instrumento de planejamento e realização de projetos interdisciplinares. 3. Elemento que motiva e ao mesmo tempo desafia o surgimento de novas práticas pedagógicas. Tornar o processo ensino-aprendizagem uma atividade inovadora, dinâmica, participativa e interativa.

5 Software Educacional Definição: Software educacional é todo aquele programa que possa ser usado para algum objetivo educacional, pedagogicamente defensável, por professores e alunos, qualquer que seja a natureza ou finalidade para o qual tenha sido criado. Marisa Lucena

6 Utilização de SW Educacional Para que um software seja utilizado com finalidade educacional ou em atividades curriculares, é necessário que: 1. Sua qualidade de interface e pertinência pedagógica sejam previamente avaliadas de modo a atender às áreas de aplicação a que se destina e, 2. Satisfazer as necessidades dos usuários. (M. Lucena)

7 Quem Desenvolve? Quem melhor do que o professor, com sua vivência diária com os alunos, conhecedor de suas realidades e anseios, poderia desenvolver um produto eficiente e pedagogicamente correto? Segundo os técnicos, e uma grande maioria de professores, afirmam que construir software educacional é uma tarefa árdua, penosa e economicamente inviável para profissionais que não são da área da informática.

8 Como Desenvolver? Não há necessidade de se construir uma estrutura com grandes recursos tecnológicos e laboratórios de última geração, tampouco é preciso formar profissionais de alta competência tecnológica e titulação para a construção de software. Solução possível: Ferramentas de autoria MS PowerPoint Flash

9 O Desafio O desafio dos educadores atuais não é apenas o uso de computadores na escola, mas o uso da educação computacional e informática para mediar melhorias nas relações sociais e de aprendizado nas escolas. A introdução da informática no currículo pode auxiliar escolas a mudar da maneira tradicional de ensino/aprendizagem para um método que forneça aos estudantes um ambiente mais cooperativo no processo de ensino/aprendizagem, preparando-os para aprendizagens eternas, como exploradores e integradores do aprendizado e da experiência. Com o objetivo de tornar os sistemas educacionais mais atraentes ao aluno, passaram-se a utilizar os recursos multimídia na produção dos materiais didáticos.

10 Uso do Computador Atualmente O uso do computador em escolas mostra que o principal foco da educação computacional tem sido as características do computador, por exemplo: 1. Processamento de palavras, ou 2. Gerenciamento de informações. Pouca atenção tem sido dada ao desenvolvimento de uma pedagogia que integra o ensino das características do computador com a compreensão da informática e seu papel na sociedade. Pouca ou nenhuma atenção tem sido dada ao que se chama de Pedagogia da Informática que leva em consideração o processo de ensino e aprendizagem, a organização do currículo e reflexão no relacionamento homem/máquina no aprendizado e na grande comunidade, além do desenvolvimento das habilidades de usar computadores completamente.

11 Curiosidades - Professores Os dados levantados em pesquisas recentes indicaram que os recursos mais utilizados pelos professores são: –Power Point (78,6%), – (55,7%), –Indicação de sites para as disciplinas (51%), –Aulas realizadas no laboratório de informática (24,3%) e –Home pages das disciplinas (19%). Os professores também indicaram os recursos que gostariam de aprender, tendo destacado-se os seguintes: –A construção de home pages para a disciplina (62,9%), –Utilização do laboratório de informática para as aulas (45,7%), –Indicação de sites com conteúdo da disciplina (40%).

12 Curiosidades - Usabilidade A facilidade com que as pessoas podem empregar uma ferramenta ou objeto a fim de realizar uma tarefa específica e importante. A usabilidade pode também se referir aos métodos de mensuração da usabilidade e ao estudo dos princípios por trás da eficiência percebida de um objeto. 10 dicas de usabilidade em web sites:web sites websites-e-algumas-diretrizes/ Usabilidade no futuro:futuro

13 Exercício 1 Descreva quais ferramentas de software para auxilio ao processo de ensino - aprendizado que você já tenha utilizado.

14 Desenvolvimento de TBC Recomendações Extraido de: DEZ ETAPAS PARA O DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE EDUCACIONAL DO TIPO HIPERMÍDIA Fernanda Campos Gilda Campos Ana Regina Rocha - COPPE

15 Considerações Hoje, temos que lidar com métodos, procedimentos e ferramentas para aumentar a produtividade e qualidade dos produtos. Projetos de desenvolvimento de software educacional, envolvem em seu desenvolvimento uma equipe multidisciplinar. Além disso, os produtos de software devem refletir os objetivos educacionais propostos e o ambiente de aprendizagem almejado, criando situações que estimulem o desenvolvimento das habilidades desejadas. A seguir são apresentadas 10 recomendações.

16 I. Definição do ambiente de aprendizagem O desenvolvimento do software educacional possui características específicas e a especificação dos requisitos de qualidade inclui o modelo de ensino/aprendizagem selecionado, isto é, a filosofia de aprendizagem por traz do software. A experiência tem mostrado que o processo de desenvolvimento de software adequado à hipermídia educacional deve ser composto do modelo de ciclo de vida de prototipagem evolutiva, acrescido da etapa inicial da escolha do ambiente educacional e avaliação por parte de professores e alunos, para que novos requisitos sejam incorporados ao hiperdocumento.

17 II. Análise de viabilidade Os projetos podem variar em função do objetivo pelo qual o sistema é constituído, do hardware sobre o qual pode ser implantado e também em função da filosofia de desenvolvimento. Para que o projeto da hipermídia seja realizado é necessário a definição de algumas estimativas entre elas recursos, custos e cronogramas. Deve-se fornecer dados sobre os usuários, restrições externas, limitações do produto e outros fatores relevantes. A estimativa dos recursos necessários para o esforço de desenvolvimento inclui: recursos de hardware, software e recursos humanos. É necessário avaliar a possibilidade do reuso de componentes e identificar, acompanhar e eliminar itens de risco antes que eles possam comprometer o sucesso do projeto ou que se tornem a principal fonte de trabalhos refeitos.

18 III. Seleção do tipo de documento Na prática das escolas o que se tem verificado é a utilização dos sistemas de hipermídia para o desenvolvimento de hiperdocumentos por dois grupos distintos de usuários autores: Professores e Alunos. Os hiperdocumentos desenvolvidos por estes dois grupos citados acima também podem ser analisados sob outros dois prismas: De um lado, temos os hiperdocumentos para serem utilizados por diversos usuários, que trazem em si uma base de conhecimentos sólida e consistente e que deverão ter uma vida útil, duradoura e incremental, devendo refletir um ambiente educacional rico e coeso com a prática pedagógica; de outro lado, existem produtos que não têm nenhum compromisso didático pedagógico, apenas exploratório.

19 IV. Seleção do método para autoria Há necessidade da adoção de um enfoque metodológico que discipline e guie o processo de desenvolvimento de uma aplicação hipermídia. Os métodos de autoria, de um modo geral, estão divididos em duas classes: Os métodos embutidos em alguma ferramenta de autoria e Os métodos que possibilitam a análise e projeto independente da ferramenta a ser utilizada na implementação. Existem diversos métodos propostos para modelagem de aplicações hipertexto/hipermídia tanto para aplicações gerais quanto para a educação.

20 V. Planejamento da interface A interface do usuário é o mecanismo através do qual o diálogo entre o software e o ser humano é estabelecido. Os fatores humanos devem ser levados em consideração para que o diálogo seja ameno. Como o homem percebe o mundo através do sistema sensorial, o planejamento de uma interface deve considerar os sentidos visual, táctil e auditivo. É importante notar os níveis de habilidades pessoais e as diferenças individuais entre os usuários. Modelo de ciclo de vida de prototipagem evolutiva.

21 VI. Planejamento do documento O material que irá compor a multimídia deve ser pesquisado, organizado, assimilado, escrito e produzido um script que, como uma peça de teatro, orquestra a aparência e a ativação dos diversos componentes e mídias no momento desejado.

22 VII. Seleção do sistema de autoria e das ferramentas Para desenvolver o trabalho de autoria de um programa de hipermídia são necessários ao menos um sistema de autoria, destinado ao desenvolvimento do programa propriamente dito e sistemas de apoio a autoria: pintura, desenho, ilustração, animação, titulação, diagramação, tratamento de figuras, etc. O desenvolvimento de um software de qualidade requer a verificação da presença ou ausência de critérios de qualidade. Selecionar um sistema de autoria é uma etapa importante porque é neste momento que o usuário contemplará os requisitos e expectativas escolhendo a ferramenta correta para a aplicação. Uma característica importante nos sistemas de autoria é a interatividade. É ela que coloca o usuário no controle do sistema, manipulando as diversas mídias nos diferentes modos de interação. Também a interatividade que permite o trabalho cooperativo de múltiplos autores. Existem vários critérios de seleção de sistemas de autoria levando-se em consideração, por exemplo, a empresa que vende os sistemas, em termos de: Expência de uso do sistema, Consultoria, Manutenção, Cursos de treinamento, Suporte técnico e upgrade.

23 VIII. Implementação A autoria de sofisticadas apresentações multimídia conta hoje com pelo menos cinqüenta ferramentas profissionais, mas são mais difíceis de usar que os sistemas prévios de textos e menus por diversas razões: Quanto mais poderoso o ambiente de autoria, mais tempo de aprendizagem é requerido, e A criação e integração de animação, vídeo e audio é um processo mais elaborado e menos familiar aos autores que a composição texto e gráfico. Esta etapa, na maioria das vezes, vai exigir a participação de profissionais de informática para que a qualidade do produto final não fique comprometida com tarefas não necessariamente pertinentes ao trabalho do professor.

24 IX. Avaliação A norma ISO/IEC 9126:1991define avaliação como a ação de aplicar critérios de avaliação especificamente documentados para um módulo de software específico, pacote ou produto com o propósito de determinar a sua aceitação ou liberação. Esta norma definiu seis características que descrevem a qualidade do software, base para posterior refinamento e descrição da qualidade, e, apresentou diretrizes a fim de descrever o uso das características para a avaliação da qualidade. A garantia de que um software é de boa qualidade dependerá de um planejamento de todas as atividades realizadas ao longo do seu ciclo de vida. Para a melhoria dos produtos de software e para que estes venham a ser integrados no currículo regular das escolas, é preciso não só o envolvimento do professor em seu desenvolvimento, como também o estabelecimento de critérios avaliativos. Ao desenvolver um software educacional temos que privilegiar: Os objetivos educacionais pré-estabelecidos, Clientelas pré determinadas e O contexto educacional em que se desenvolve o trabalho.

25 X. Validação Quando se completa o desenvolvimento de um produto de software, teoricamente ele não tem defeitos de desenvolvimento, porém os usuários são os únicos que podem realmente decidir se um software está bem desenvolvido ou não. A validação de um software educacional é uma etapa de fundamental importância para que seja assegurado que os objetivos e metas propostos foram realmente alcançados e que o software soluciona o problema de ensino aprendizagem que motivou seu desenvolvimento. A validação do software visa responder a uma pergunta difícil: Como sabemos que atingimos os objetivos? Esta resposta, muitas vezes, exige coleta de dados por um certo período de tempo e avaliação contínua. Nesta fase podemos trabalhar com grupos representativos da população alvo do software e a validação poderá ser feita basicamente de duas maneiras: Observação direta da interação usuário/hipermídia e Resposta do usuário a um questionário. Em ambos os casos é fundamental que a navegação se faça por todos os nós constantes da rede e que os mesmos sejam visitados em sequências diferentes.

26 Exercício 2 Considerando o tutorial sobre a troca de pneus descreva, resumidamente, os parâmentros que o nortearam no planejamento da interface e no planejamento do documento.

27 Treinamento Baseado em Computador Ambientes de treinamento com o auxílio do computador

28 Educação e Computação Ao se integrar a educação com as tecnologias interativas proporcionadas pelo uso do computador, ocorreu o surgimento dos Sistemas de Treinamento Baseado em Computador – TBC. Possibilitando atividades educacionais assíncronas, sem a exigência de presenças físicas e simultâneas de professor e alunos, transformando a sala de aula em um espaço virtual.

29 Treinamento Baseado em Computador Sistema que utiliza o computador para facilitar o aprendizado, normalmente é composto por três partes: –CAI – Computer Aided Instruction, que interage diretamente com o aluno para apresentar o conteúdo da lição correspondendo a um meio de instrução tal como um: tutorial, jogo, modelo, solução de problemas, simulação. –CMI – Computer Managed Instruction, realiza os testes, grava os resultados e informa o desempenho. –CSLR – Computer Suported Learning Resources, contém os recursos utilizados pelo TBC (banco de dados, figuras, filmes etc.)

30 Tipos de CAI 1. Softwares de exercício e prática – estudante adquire habilidades específicas – criticados por especialistas – desenvolvem memorização – permitem estudo no próprio ritmo 2. Softwares tutoriais – disponibilizam caminhos alternativos – possuem níveis de complexidade – úteis na revisão de um tópico 3. Softwares baseados em simulação – oferecem maior interatividade – auxiliam o professor – estudantes constróem seu próprio conhecimento

31 Exercício 3 Realize uma pesquisa na internet identificando tipos de: – CMI – Computer Managed Instruction – CSLR – Computer Suported Learning Resources

32 Análise das Tecnologias CAI – Computer-Assisted Instruction ITS – Intelligent Tutoring System DODE – Domain-Oriented Design Environment Extraído de:

33 CAI A modalidade de ensino denominada CAI - Instrução Assistida pelo Computador tem sua origem na década de 1960, sendo um resultado da teoria Psicológica Comportamentalista. Na teoria Comportamentalista, modela-se o comportamento dos indivíduos considerando-o um condicionamento aos vários estímulos recebidos do ambiente. O aprendizado é encarado como uma absorção do mundo existente ao redor do aprendiz. A fórmula básica, proposta por Skinner (o maior expoente desta linha), que descreve esta teoria é a seguinte: Estímulo --> Resposta

34 CAI A um estímulo está associada uma resposta. Além disso, como se comprovava em testes com animais (os famosos testes com ratos, ou com cães), estas respostas poderiam ser aumentadas ou diminuídas, conforme existisse, associado a elas, um outro estímulo. Desta forma, a fórmula usual dos comportamentalistas tem uma terceira componente: Estimulo1 --> Resposta --> Estimulo2 Esta terceira componente, o Estimulo2, age diretamente sobre a resposta e pode ser um estímulo aversivo ou apetitivo, conforme se queira, respectivamente, diminuir ou aumentar a ocorrência da resposta.

35 CAI Na Educação o comportamentalismo se verificou na proposta de instruções, repetições, cópias,.... Não há espaço para construção, mas simplesmente cópia. Não há espaço para individualização, nem contextualização dos conteúdos ministrados. E é este paradigma o seguido pelas Instruções Assistidas pelo Computador. Esta linha é muito facilmente informatizada, uma vez que, em não havendo promoção de discussões, nem considerações acerca das características próprias do aprendizado individual, um computador pode muito facilmente substituir um professor que siga esta linha.

36 CAI A estrutura básica de uma CAI é a seguinte : Existe um currículo que deve ser seguido e ensinado aos alunos. A este currículo estão associados problemas que, ao fim do módulo, o aluno deverá ser capaz de resolver. Estes problemas são, então, os estímulos do tipo E 1 que serão dados aos alunos. A estes estímulos, o aluno dará respostas. Estas, deverão ser comparadas com as respostas corretas que o computador possui. Se a resposta dada pelo aluno é igual à dada pelo computador, ele recebe uma recompensa (estímulo apetitivo) e passa para o próximo problema; se a resposta dada pelo aluno é diferente (mas não necessariamente incorreta) da do computador, ele recebe uma remediação, que poderá ser um reforço naquele conteúdo que não conseguiu fixar. Quando este conteúdo é fixado corretamente, o aluno passa, então, para o próximo ponto da instrução.

37 CAI Problema: Mais do que o fato de se dar estímulos aversivos e apetitivos para condicionar as respostas dos alunos, o que é mais questionado neste tipo de ensino é a total desconsideração das características cognitivas individuais, e o caráter completamente passivo atribuído ao aprendizado (que é uma mera cópia de um conteúdo já previamente estabelecido).

38 Exercício 4 Realize uma pesquisa na internet identificando uma ferramenta que utiliza a tecnologia CAI. Faça um resumo de uma página das características desta ferramenta.

39 ITS ITS - Intelligent Tutoring System, tem origem em uma outra linha teórica acerca do aprendizado, que é a Teoria Cognitivista. Para a linha cognitivista, o aprendizado não é uma mera cópia de conteúdos ministrados, mas uma construção interna, individual e ativa, deles. Um ITS seria, então, um software que envolve: Um computador que codifica domínios pedagógicos e conhecimento de professores humanos (trainer) como um bom mecanismo para comunicá-los a outros humanos; Um aprendiz humano (trainee) que interage com o computador para adquirir algumas habilidades neste domínio.

40 ITS A estrutura básica de um ITS é a seguinte: Percebe-se, então, que um ITS clássico é composto de cinco blocos: modelo de aluno, base de domínio, estratégias de ensino, controle e interface.

41 ITS Modelo do Aluno A finalidade deste módulo é, através da análise da interação e das intervenções do aluno, determinar o nível dele, e propor a melhor estratégia pedagógica possível para este perfil levantado. O modelo de aluno seria o especialista em técnicas de ensino, que seleciona conceitos, fixa os níveis de dificuldade do ensino e controla o processo de aprendizagem. Contém as informações relevantes, do ponto de vista do tutor, a respeito do aluno. É a presença deste modelo que permite ao sistema tutor adaptar-se a cada estudante, individualizando a instrução.

42 ITS Modelo do Aluno Representa o conhecimento e as habilidades cognitivas do aluno em um dado momento. É constituído por dados estáticos e dados dinâmicos que serão de fundamental importância para o tutor poder comprovar hipóteses a respeito do aluno. Apesar de complexo, este módulo não garante que todos os pontos relevantes neste processo estão sendo considerados neste caso. O levantamento de um perfil cognitivo, por exemplo, não é algo trivial e nem sempre somente as respostas dos alunos serão suficientes para tal. Uma vez que se desconsideram o comportamento dos indivíduos e a motivação deles neste processo, o perfil levantado jamais será completo, e erros significativos poderão ocorrer.

43 ITS Base de Domínio Este módulo seria o responsável pelo material instrucional, por uma sistemática geração de exemplos, pela formulação de diagnósticos e pelos processos de simulação. Contém o conhecimento sobre o domínio que se deseja ensinar ao estudante. Em outras palavras, este módulo seria o responsável pelo currículo a ser seguido pelo aluno. Este módulo seria o responsável pela estratégia pedagógica adotada para se ministrar o conteúdo requerido.

44 ITS Base de Domínio Esta estratégia está intimamente relacionada à linha pedagógica que se deseja seguir. Assim, uma vez que se tenha as informações de diagnóstico, monitoração e análise do aluno, deve-se ser capaz de responder às seguintes questões: Quando interromper? Que razões justificam interromper o curso de raciocínio ou aprendizagem do aluno? O que dizer? Esta questão desdobra-se em: Seleção do(s) tópico(s) a ser(em) apresentado(s); Ordenação dos tópicos, se houver mais de um. Como dizer? Esta é, provavelmente, a questão mais difícil. Não há soluções gerais concretas, e muitos autores apontam aqui a falta de teorias pedagógicas suficientemente detalhadas.

45 ITS Base de Domínio Este módulo, assim como o do aluno, por ser de decisões muito subjetivas e cognitivamente complexas, é de difícil implementação computacional. Pergunta: O professor pode ser substituído pela máquina? Em técnicas de aprendizagem colaborativa este problema se dilui um pouco, uma vez que boa parte da interação passa a ser entre seres humanos. No entanto, técnicas pedagógicas e de tipos de intervenção adotadas por professores diferentes, mesmo seguindo a mesma linha pedagógica, normalmente não conduz a práticas idênticas. Cada professor age de maneira muito particular e individual, e normalmente leva em consideração (mesmo sem se dar conta) uma multiplicidade e uma complexidade de fatores tão grande, que um computador não seria capaz de considerar, seja por limitação de processamento/análise, seja por estar impossibilitado de aferir as relações humanas de uma maneira verdadeiramente humana.

46 ITS Módulo de Controle Este módulo é o que gerencia o funcionamento do ITS. O ciclo de execução do módulo de controle é o seguinte : –Selecionar uma estratégia de ensino do banco de estratégias; –Com base na estratégia de ensino, selecionar um material instrucional da base de conhecimento do domínio; –Apresentar o material para o estudante através do módulo de interface (que pode incluir apresentação de exercícios e solução dos exercícios propostos); –A partir das respostas dos estudantes, diagnosticar seu comportamento e monitorar seu progresso, lendo/atualizando o modelo do aluno e reiniciando o ciclo.

47 ITS Interface É na interação que o sistema tutor exerce duas de suas principais funções: –Apresentação do material instrucional, e a –Monitoração do progresso do estudante através da recepção da resposta do aluno. Dessas duas funções, pode-se derivar alguns objetivos a serem buscados pelo módulo de interface: É necessário evitar que o estudante não se entedie, ou seja, é preciso riqueza de recursos na apresentação do material instrucional; É desejável que haja facilidade para troca da iniciativa do diálogo: o estudante deve poder intervir facilmente no discurso do tutor e vice- versa; O tempo de resposta deve permanecer dentro de limites aceitáveis; A monitoração deve ser realizada o máximo possível em background, para não onerar o estudante com questionários excessivos, mas respeitando também a barreira do tempo de resposta.

48 Exercício 5 Realize uma pesquisa na internet identificando uma ferramenta que utiliza a tecnologia ITS. Faça um resumo de uma página das características desta ferramenta.

49 DODE Ambientes de Projeto Orientados a Domínio - DODE, s ão ambientes que modelam domínios, e não tarefas individuais dentro do domínio. Procuram entender (pelo menos) parcialmente a atividade em que o aprendiz está engajado. Uma estrutura para a solução de problemas dentro de um domínio é feita no período de design, e os aprendizes criam ferramentas que quiserem de uma forma auto-dirigida (estendendo a estrutura do domínio) quando fazem uso destes domínios. Fontes que são usadas para prover uma assistência específica do domínio incluem: –O foco no domínio, –A construção parcial de uma ferramenta, –A especificação parcial fornecida por um aprendiz, e –Os espaços de informação visitados.

50 DODE São sistemas abertos, onde oportunidades para mudanças estão embutidas como uma parte central do sistema. Por fornecer componentes que evoluem continuamente, estes ambientes permitem um constante fluxo de entradas (flow of inputs) dos projetistas e usuários, fazendo uma ponte entre o período do projeto, e o período de uso pelos usuários. Esta evolução de processa de três formas: –Semente, –Crescimento evolutivo, –Ressemeadura.

51 DODE Semente Criada através de um projeto em que tomam parte os desenvolvedores do ambiente e os projetistas do domínio. Uma semente não é um sistema totalmente pronto, mas, pelo contrário, uma entidade suficientemente expressiva que pode ser usada para tratar alguns problemas específicos do mundo real. Uma semente não é o produto final, mas um objetivo a ser alcançado.

52 DODE Crescimento Evolutivo Acontece quando indivíduos usam um ambiente semeado para fazer projetos específicos. Durante estes esforços de projeto, novas necessidades podem vir à tona, novos componentes podem surgir, e conhecimentos adicionais de projeto, não contidos na semente, podem ser articulados. Durante a fase de crescimento evolutivo, os desenvolvedores do ambiente não estão presentes, o que torna as modificações implementadas pelo usuário final uma necessidade ao invés de um luxo. A programação feita pelo usuário final tanto ajuda o aprendizado (pois lida com a criação de novas ferramentas computacionais), como requer aprendizado (no sentido de se tornar capaz de criar novas ferramentas).

53 DODE Ressemeadura Um esforço deliberado de revisão e coordenação de informação e funcionalidade, traz de volta os desenvolvedores do ambiente, para colaborarem com os projetistas do domínio, de modo a organizar, formalizar e generalizar o conhecimento adicionado durante as fases de crescimento evolutivo. Informações sobre como o sistema evoluiu são essenciais para se determinar como o sistema deve ser reconceitualizado. Olhando a evolução do sistema é possível postular quais extensões criadas para específicos projetos devem ser incorporadas às futuras versões do ambiente de projeto genérico. Mudanças drásticas e de larga escala ocorrem durante a fase da ressemeadura.

54 DODE Os ambientes DODE são uma outra concepção de ambientes de ensino individual. Para entendê-la é preciso situá-la entre as duas concepções que lhe influenciam: –Sistemas Tutoriais Inteligentes, e 2. Ambientes de Aprendizagem Interativa.

55 DODE Sistemas Tutoriais Inteligentes Ambientes que substituem um professor, e onde o aprendizado se dá pela solução de problemas ou tarefas definidas no design time. São tradicionalmente desenvolvidos como "sistemas fechados", onde se assume que o domínio pode ser completamente modelado, colocando-se juntos os experts no assunto e os programadores. Considerando que os conhecimentos relevantes dos primeiros podem ser total e eficientemente programados pelos segundos, esta abordagem falha por dois motivos: Muito dos conhecimentos são tácitos e são apenas "pincelados" em situações de problemas específicos; e O mundo muda, e os sistemas inteligentes que modelam este mundo devem mudar adequadamente.

56 DODE Ambientes de Aprendizagem Interativa Como o ambiente Logo (da famosa tartaruga TAT, proposto por Papert). São ambientes que provêem programação poderosa, permitindo aos aprendizes lidarem com problemas complexos. No entanto, estes ambientes provêem: 1. Pouco suporte aos alunos quando eles têm algum problema, 2. Oferecem um retorno restrito com relação às ferramentas criadas, e 3. Têm acesso restrito ao espaço de informação relacionado a estas ferramentas (como o catálogo de soluções relacionadas às ferramentas). Deste tipo ambiente, os ambientes DODE herdaram a abertura e a liberdade dadas ao aprendiz durante a sua atividade

57 DODE Contribuição A proposta das três fases, desde a semente até a ressemeadura, onde não só os projetistas tomam parte, mas também os usuários finais. A prática de "chamar" o usuário para participar ativamente do projeto do software tem se mostrado bastante proveitosa. Forte tendência no desenvolvimento de programas (mesmo os que não tem finalidade educativa por excelência, como o caso do Linux), e vai ao encontro de algumas iniciativas teóricas, como a Teoria da Atividade, para as quais, no desenvolvimento de quaisquer ferramentas, não deve ser desconsiderada a motivação do usuário final para utilizá-la. Muitas vezes, motivações distintas daquelas "pensadas" a priori pelos projetistas podem levar a um serviço insuficiente que esta ferramenta pode prestar ao usuário final. Por isso, sempre que o usuário final é envolvido, o produto final tende a ser muito mais eficiente do que o contrário.

58 Exercício 6 Realize uma pesquisa na internet identificando uma ferramenta que utiliza a tecnologia DODE. Faça um resumo de uma página das características desta ferramenta.

59 Classificação do Software Educacional Funções

60 Classificação do SE Existem várias classificações para softwares educacionais: Grau de iniciativa permitido ao aluno – Interatividade Função dos materiais educativos Enfoque Algorítmico x Enfoque Heurístico – Considera a atividade do aprendiz.

61 Grau de iniciativa permitido O que é Interatividade? Como promover a interatividade em softwares educacionais?

62 Grau de iniciativa permitido Nível de interatividade: Alta interatividade: descoberta com exploração livre, imprevista. Média interatividade: descoberta guiada. Baixa interatividade: aprendizagem de recepção direcionada

63 Função dos materiais educativos Exercício e prática tem como objetivo exercitar conteúdos já conhecidos pelo aluno, mas não inteiramente dominados por ele; ênfase na transmissão de informações; comprovação da compreensão = respostas corretas; objetivo: fixação e memorização de informações; é fácil de desenvolver e usar.

64 Função dos materiais educativos Tutorial é responsável pela apresentação de conteúdos, utilizando animações, sons, facilitando o processo de administração e recuperação de informações. é a forma de fornecer ao aluno um tutor individual paciente – parece um substituto do professor; computador fornece informações e faz uma série de perguntas possíveis; dependendo das respostas o computador fornece mais informações e outras questões; reprodução do que acontece em sala de aula; não se preocupa em desenvolver o espírito crítico, só analisa o comportamento do aluno.

65 Função dos materiais educativos Sistema Tutor Inteligente tem como objetivo considerar o conhecimento e habilidades prévias dos aprendizes para escolher estratégias de ensino aprendizagem mais apropriadas para cada um dos aprendizes; Problemas (Behar 2002): desenvolvimento do sistema em relação ao processo educacional. Recursos muito altos, não chegam às escolas. Mercado: tutores inteligentes de má qualidade, sem técnicas pedagógicas.

66 Função dos materiais educativos Simulação e Modelagem tem como objetivo representar ou modelar partes do mundo real como objetos,sistemas ou eventos; envolve a criação de modelos dinâmicos e simplificados do mundo real; permitem a exploração de situações com risco do mundo real; permite ao aluno desenvolver hipóteses, testá-las, analisar resultados; é interessante para o trabalho em grupo – tomada de decisões. Mercado: não há muitas simulações de boa qualidade.

67 Função dos materiais educativos Jogo Educativo tem como objetivo proporcionar uma fonte de recreação com vistas à aquisição de um determinado tipo de aprendizagem; dependendo do jogo: aprender fatos, testar hipóteses, antecipar resultados, planejar estratégias alternativas; explorar a fantasia, desafio, curiosidade e o controle; podem oferecer: desenvolvimento lógico, raciocínio e habilidades de organização; exercícios de solução de problemas com aplicação de regras;

68 Função dos materiais educativos Jogo Educativo Segundo Behar (2002), a aplicação de um jogo bem sucedido: 1) motivação 2) habilidades de comunicação 3) consciência dos valores pessoais 4) tomada de atitudes 5) interpretação do desafio para resolvê-lo

69 Função dos materiais educativos Informativo tem como objetivo apresentar informações na forma de textos, gráficos ou tabelas. Enquadram-se nesta categoria livros eletrônicos, enciclopédias interativas e programas que buscam apresentar informações específicas;

70 Função dos materiais educativos Sistemas de Autoria ambiente é criado pelo professor; sistemas estabelecem a estrutura dos materiais a serem produzidos; sistemas oferecem ferramentas para auxiliar o aprendizado, comunicação, mecanismos de avaliação e feedback para o aluno. Contém dois módulos principais: Professor:permite a criação de lições. Aluno: execução de tarefas, usando as ferramentas.

71 Como escolher o tipo? Depende: da abordagem pedagógica; do contexto de uso do SW; das diferentes necessidades do público alvo.

72 Aprendizado O processo de compreensão do assunto

73 Definições O aprendizado é uma atividade complexa que envolve a recepção de estímulos, o armazenamento destes na memória, seu reconhecimento e a geração de uma resposta a estes estímulos. Os psicólogos cognitivistas vem estudando o aprendizado há muitos anos, conseguindo identificar várias informações a respeito de como os estímulos interferem no processo de aprendizagem.

74 Condições de Aprendizado São fatores (internos e/ou externos) que influenciam o aprendizado fazendo com que ele ocorra: Externo, o grau de ênfase dada a uma parte de um desenho. Interno, informações já conhecidas aprendidas pelo aluno. Um TBC deve controlar os fatores externos para maximizar seu efeito no aprendizado. Um TBC deve modelar ou descobrir os fatores internos de cada aluno e controlar seu aprendizado de acordo com suas condições internas.

75 Modelos de Aprendizado (http://nlx.di.fc.ul.pt/~guelpeli/Arquivos/Dissertacao.pdf) 1. Modelo Overlay: o conhecimento do aprendiz é representado como um subconjunto da base de conhecimento do sistema tutor, por meio de uma lista de habilidades e/ou conceitos que se acredita conhecidos pelo aprendiz. Isso significa que as representações de conhecimento, utilizadas tanto no modelo do aprendiz quanto na base de conhecimento do módulo do domínio, tem que ser compatíveis.

76 Modelos de Aprendizado (http://nlx.di.fc.ul.pt/~guelpeli/Arquivos/Dissertacao.pdf) 2. Modelo de Perturbação: tem a mesma abordagem de representação do modelo Overlay. Contudo, o modelo do aprendiz não é representado apenas como um subconjunto da base de conhecimento, mas também pode conter listas de bugs específicos, de seqüências errôneas de ações, ou ainda, uma lista de regras ligeiramente modificadas (perturbadas), tudo isso incluído numa biblioteca de erros. O conteúdo desta biblioteca é determinado pelo tipo de conhecimento representado no módulo do domínio.

77 3. Modelo Procedimental: técnicas especiais podem ser construídas no domínio do especialista para fazê-lo imitar o modo como o aprendiz soluciona seus problemas. Neste modelo, os passos utilizados pelo aprendiz na resolução de problemas é que alimentarão o modelo do aprendiz. Modelos de Aprendizado (http://nlx.di.fc.ul.pt/~guelpeli/Arquivos/Dissertacao.pdf)

78 4. Modelo Diferencial: faz uso de comparação entre as respostas que um especialista no domínio daria e a resposta que o aprendiz dá, quando resolvendo um problema. Baseado na análise das diferenças entre essas respostas é que o modelo do aprendiz, através do uso de técnicas especiais, é construído. O conhecimento esperado do aprendiz possui dois aspectos: 1. o que se espera que o aprendiz saiba e 2. o que não se espera que ele saiba. Modelos de Aprendizado (http://nlx.di.fc.ul.pt/~guelpeli/Arquivos/Dissertacao.pdf)

79 Modelos de Aprendizado 5. Modelo de Estereótipo: o perfil do aprendiz é capturado através de estereótipos que definem classes de aprendiz. Um estereótipo é uma coleção de atributos que possui um indivíduo. A atualização do estereótipo é conseguido através do cambio de valores de seus atributos. 6. Modelo Bayesiano: Modela o conhecimento do aprendiz acerca de diferentes tópicos e dependências de treinamento entre estes tópicos, faz inferências para estimar a convicção do sistema acerca do conhecimento dos aprendizes destes tópicos.

80 Modelo Híbrido O modelo híbrido de aprendizado engloba várias características importantes dos modelos anteriores, tais como: – Lista de habilidades e conceitos que se acredita que o aprendiz possui, inclusive a respeito de erros cometidos (overlay e perturbação); 2. Regras, definidas pelo especialista, que mapeiam a forma esperada de solução de problemas pelo aprendiz (procedimental e diferencial); 3. Comparação das respostas do aprendiz em função das respostas dos diversos aprendizes e da resposta que o especialista definiu como ideal (diferencial e overlay); e 4. Adaptação do modelo a estereótipos dos aprendizes que utilizaram o sistema (overlay).

81 Características – TBCs do LMI 1. Todas as interações do aprendiz com o sistema são armazenadas em banco de dados. 2. O tempo gasto pelo aprendiz para solucionar problemas é contabilizado. Para medir os acertos, existe um padrão inicial de interações definido pelo especialista. 3. O aprendiz é avaliado de acordo com a média dos tempos gastos pelos aprendizes anteriores mais a média do especialista. 4. Interações indevidas são classificadas em 2 tipos: Errado, que podem dificultar ainda mais a solução do problema e; Inútil, que não interferem na solução a menos do tempo gasto. 5. As interações indevidas são contabilizadas em uma lista a parte, cujo tempo perdido também será comparado com o dos aprendizes anteriores. 6. Os resultados são apresentados tanto em gráficos de barras comparativos, quanto em relatório individual.

82 Exercício 7 Realize uma pesquisa na internet identificando ferramentas que utilizam os modelos de aprendizado vistos anteriormente. Faça um resumo de uma página das características de cada ferramenta.

83 Avaliação Como saber quantificar o que foi aprendido?

84 Avaliação A confirmação do êxito ou fracasso do processo ensino-aprendizado, classificando o aluno segundo padrões conhecidos e pré-estabelecidos. A avaliação deve assumir uma dimensão orientadora, pois permite: Ao aluno, tomar consciência de seus avanços e dificuldades, para continuar progredindo na construção do conhecimento. Ao professor, compreender a eficácia do processo ensino/aprendizado de modo a poder reorientar os objetivos educacionais.

85 Formas de Avaliação A educação utiliza-se da avaliação com diferentes enfoques, por exemplo: – Enfoque Tradicional, utiliza verificações de curto prazo e prazo mais longo; punição (reprovação, notas baixas) e reforço (aprovação, bons conceitos). – Enfoque Tecnicista, avalia comportamentos observáveis e mensuráveis; controle de comportamento face a objetivos pré- estabelecidos. – Enfoque Libertador, a verificação direta da aprendizagem é desnecessária; avaliação prática vivenciada entre educador/educando; auto-avaliação em termos de compromisso assumido com a prática social. – Enfoque Progressista, a avaliação é realizada a qualquer momento, pois sua preocupação é diagnosticar falhas; observação do desempenho; valorização de outros instrumentos que não a prova.

86 Papéis da Avaliação Segundo B. S. Bloom, dentro do campo educacional, a avaliação assume os seguintes papéis: Formativa, ocorre durante o processo de instrução, fornece feedback: Ao aluno, do que aprendeu e do que precisa aprender e; Ao professor, identificando falhas e possíveis modificações na forma de instrução. Somativa, ocorre no final da instrução e verifica o que o aluno efetivamente aprendeu; visa a atribuição de notas e serve para comparar os resultados obtidos com diferentes alunos. Diagnóstica, ocorre antes e durante o processo de instrução, ou seja: Antes, verifica se o aluno possui determinadas habilidades básicas, que objetivos do curso já foram dominados pelo aluno etc. Depois, identifica causas não pedagógicas dos repetidos fracassos de aprendizagem, promovendo o encaminhamento do aluno a outros especialistas (psicólogos, orientadores educacionais etc.) B. S. Bloom e J.T. Hastings Handbook on formative and summative evaluation of student learning. McGraw Hill. New York

87 Algumas conclusões Várias análises tem sido realizadas visando conhecer os aspectos da utilização de computadores para apoio à instrução e ao treinamento. A seguir serão descritas algumas vantagens e desvantagens da utilização de TBC bem como uma avaliação da relação professor aluno nesse contexto. Extraído de:

88 Vantagens 1. Enriquecimento/Ampliação/Diversificação: quando se refere ao uso de novas tecnologias para enriquecer as aulas, possibilitar uma diversificação na metodologia. 2. Aprendizagem: quando faz referência à aprendizagem do aluno, professor e aluno construindo conhecimento, aluno participando do processo. 3. Atualização: respostas que se referem ao fato de que as novas tecnologias dão maiores possibilidades de acesso a informações, contato com notícias recentes. 4. Facilidade/rapidez: engloba respostas que se referem às facilidades do uso de novas tecnologias, citando a rapidez, a praticidade, etc. 5. Motivação: quando se refere ao uso de novas tecnologias como uma forma de motivar mais o aluno para as aulas ou até mesmo o professor, despertar o interesse.

89 Desvantagens 1. Falta de Tempo: o uso de novas tecnologias exigem muito tempo, necessita de tempo para preparar as aulas, tempo para aprender a usar, etc. 2. Falta de Suporte: se referem à falta de estrutura física e de apoio para comportar a utilização de novas tecnologias, necessidade de investimentos na estrutura e em equipamentos. 3. Uso Inadequado: quando faz referência ao uso de novas tecnologias de forma inadequada, utilizada como "enfeite", sem haver critérios de seleção das informações. 4. Altera a Relação Professor/Aluno: quando se refere que a tecnologia provoca uma distância entre professor aluno, que a tecnologia substitui o professor. 5. Falta de Treinamento: quando se refere ao fato de não saber usar as tecnologias, não ter preparo ou treinamento para o uso de novas tecnologias. 6. Passividade e Desinteresse dos Alunos: quando se refere que a tecnologia leva o aluno a uma maior passividade, que o aluno recebe tudo pronto.

90 Relação Professor-Aluno 1. Há alterações no sentido positivo: a tecnologia possibilita uma maior aproximação entre professor-aluno, melhora a relação. 2. As novas tecnologias não interferem na relação professor-aluno: o professor continua como figura de referência do processo ensino- aprendizagem. 3. Alterações na relação professor-aluno dependem de como o trabalho é conduzido, depende de como as novas tecnologias são utilizadas em sala de aula. 4. Há alterações positivas no sentido de possibilitar uma maior produção de conhecimento, permitindo uma posição mais ativa e participativa do aluno. 5. Há alterações no sentido negativo: a tecnologia substitui o professor, distancia o aluno, gera stress no professor ao ter que lidar com o desconhecido.

91 Exemplo Prático Treinamento Baseado em Computador para Pilotos

92 Aplicação Prática O modelo híbrido tem sido desenvolvido e aplicado em um Sistema de Treinamento Baseado em Computador para Treinamento de Pilotos, este sistema é composto pelos seguintes módulos: – Cadastro, onde tanto os dados do gerente do sistema quanto dos aprendizes são declarados. – Tutoriais, sobre diversos sistemas e subsistemas da aeronave que podem ser escolhidos para estudo pelos aprendizes, sendo a escolha dos sistemas aleatória e a dos subsistemas seqüencial. – Exercícios, no final dos tutoriais, onde os aprendizes sofrem uma pequena avaliação. – Simulações, de procedimentos operacionais tanto de rotina quanto de emergências. – Interações com um simulador da cabine em escala 1:1.

93 Apresentação Tela inicial do Sistema de Treinamento Baseado em Computador toda a interface gráfica foi desenvolvida em MS-VisualBasic

94 Cadastro Cadastro inicial do gerente do sistema, bem como dos alunos. Todos os dados dos usuários são armazenados em banco de dados MS-Accesss.

95 Tutorial A interface gráfica dos tutoriais está programada em MS- VisualBasic. Todos os textos apresentados no tutorial estão programados em HTML e as animações desenvolvidas em Flash.

96 Testes Os exercícios estão programados em Flash, sendo que os valores das variáveis (erros e acertos das questões) são gravados no banco de dados a partir de escript em PHP.

97 Modelo de Interação Além dos exercícios, com questões de diversos tipos são apresentados aos alunos simulações de situações onde ele deverá interagir com a interface gráfica no sentido de eliminar um problema.


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