01/08/20061 CT-282 Tutores Inteligentes ITA - INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA.

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1 01/08/20061 CT-282 Tutores Inteligentes ITA - INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA

2 01/08/2006 2 Um Sistema de Tutores Inteligentes Baseado em Agentes para Melhorias no Ensino - Aprendizagem Eletrônico José M. Gascueña Noheda Antonio Fernández-Caballero Apresentação: Denise Nunes Rotondi Azevedo

3 01/08/2006 3 Resumo O artigo a ser apresentado mostra uma proposta de uma arquitetura para Sistema de Tutores Inteligentes baseada na Tecnologia de Agentes visando melhorias no processo de ensino- aprendizagem eletrônica. Geralmente as arquiteturas de TIs estão baseadas em três módulos principais - Módulo do Estudante, Módulo do Domínio e Módulo Pedagógico. Este artigo propõe a incorporação de mais um módulo, chamado Módulo Educacional, que prevê a interação do Educador com o ambiente. O artigo propõe, ainda, para o monitoramento do aluno, a adição à arquitetura de quatro agentes - Agente de Preferências, Agente de Contabilidade, Agente de Exercícios e Agente de Testes. Resumo

4 01/08/2006 4 Introdução Os sistemas de tutores inteligentes são programas que, baseados em uma base de conhecimentos sobre um dado assunto, visam transmitir conhecimentos a estudantes de uma forma interativa e personalizada, emulando professores e instrutores no processo de ensino. Um ponto chave dos Tutores Inteligentes está na capacidade de adaptação e personalização do estudo. Alguns especialistas sugeriram o uso da Tecnologia de Agentes visando auxiliar a solução de desafios encontrados na educação através do computador. Os agentes, por suas características, poderiam agir justamente na melhoria da capacidade de adaptação do ensino. Introdução

5 01/08/2006 5 TIs e Tecnologia de Agentes Um agente autônomo está inserido e é parte de um ambiente, devendo ter a capacidade de sentir este ambiente e de agir sobre o mesmo através do tempo, buscando cumprir seu próprio programa, mas levando em consideração os efeitos observados no ambiente (Flankin & Graesser, 1996). Os agentes, de acordo com esta definição, satisfazem quatro propriedades: autonomia, habilidade social, reação e pró-ação. Por suas características, pode-se inferir que o uso de Agentes em arquiteturas de Tutores Inteligentes parece bastante adequado quando se pensa em obter um sistema tutoria adaptado às características de cada estudante. TIs e Tecnologia de Agentes

6 01/08/2006 6 Objetivos Criar uma infraestrutura para ensino-aprendizagem a distância sobre uma dada disciplina, levando em consideração os seguintes objetivos principais : Que o aluno aprenda mais e melhor. O conteúdo deve ser estruturado para facilitar a aprendizagem, ou seja, os conteúdos devem ser adaptados ao ritmo de cada estudante (mostrar mais ou menos exercícios, testes, etc.). Deve-se levar em conta um aspecto da teoria de aprendizagem: o reforço. Auxiliar no ensino. A proposta visa ajudar o professor no "ensinar como ensinar". Objetivos

7 01/08/2006 7 Estratégia de Ensino Adotada Visando o cumprimento destes objetivos a estratégia de ensino proposta pelo artigo decompõe o conteúdo em quatro passos: 1. Teoria: primeiro, o aluno deverá ler toda a teoria do tópico corrente; 2. Exercícios: o aluno deve resolver os exercícios propostos. Alunos de nível 1 devem começar por exercícios básicos para só então serem apresentados exercícios complexos; a alunos de nível dois devem ser apresentados diretamente os exercícios complexos. 3. Testes: os alunos devem resolver os testes propostos; 4. Quando apto o estudante volta ao passo do próximo tópico. Estratégia de Ensino

8 01/08/2006 8 Estratégia de Ensino Reforço Reforço Caso o aluno não consiga atingir um nível mínimo de acertos nos exercícios e/ou testes, o sistema, através dos exercícios que foram resolvidos de forma errada, escolhe o material de reforço a ser apresentado. Antes de ser reapresentado um novo conjunto de exercícios, e depois do reforço, as primeiras soluções erradas fornecidas pelo aluno são re-apresentadas, para que o mesmo possa compreender seu erro. Estratégia de Ensino

9 01/08/2006 9 Arquitetura do Sistema Proposto Arquitetura

10 01/08/2006 10 Módulos Módulo do Estudante Módulo do Estudante: conhecimento sobre o aluno (perfil e interações com o sistema). Este conhecimento está composto por três Bases de Conhecimento: Perfil: nível do estudante e estilo de apresentação (diferentes níveis para diferentes ritmos); Aprendizado: parâmetros tais como exercícios e testes já apresentados, páginas de conteúdo já visitadas, tempo gasto nas páginas de conteúdo, etc. Informações pessoais: dados pessoais para controle de acesso ao sistema; Arquitetura

11 01/08/2006 11 Módulos Módulo do Domínio Módulo do Domínio: conhecimento sobre o conteúdo a ser ensinado. Composto por quatro bases de conhecimentos: Teoria: todas as páginas de teorias a serem apresentadas; Testes: todos os testes preparados para serem apresentados; Exercícios: exercícios propostos para o treinamento do aluno; Reforço: contém a informação a ser utilizada para preparar um material de reforço sempre que o aluno assim necessitar. Arquitetura

12 01/08/2006 12 Módulos Módulo Educacional Módulo Educacional: o módulo educacional proposto visa levar em consideração toda a experiência do professor em prol do aperfeiçoamento do Tutor. Através deste módulo o professor tem acesso a estatísticas e pode reformular estratégias de reforço ou mesmo conteúdo. Este módulo poderia ser visto como uma possibilidade de intervenção e auxílio humano no processo de Inteligência do Tutor. Este módulo também proporciona ao professor, através das estatísticas gerais, uma retro-alimentação a respeito dos conteúdos: testes, exercícios, páginas de conteúdo, etc. Arquitetura

13 01/08/2006 13 Módulos Módulo Pedagógico Módulo Pedagógico: visa prover mecanismos eficientes para apresentar os conteúdos ao aluno. Este módulo desempenha três tarefas principais: Provê um guia de estudo ao aluno; Atualiza as estatísticas de exercícios e testes apresentados pelo Modelo do Domínio; Armazena informações de reforço, respostas de exercícios e testes, pontuação usada, tempo gasto em atingir os objetivos no Banco de Conhecimento Aprendizagem. Arquitetura

14 01/08/2006 14 Agentes Para que o módulo pedagógico desempenhasse suas tarefas, foram adicionados à arquitetura quatro agentes : Agente de Preferência Agente de Preferência: este agente supervisiona as preferências do estudante, ele monitora todas as modificações solicitadas e feitas pelo estudante na aparência de telas ou formatos de apresentação de conteúdo. Este agente está sempre ativo e interage com o banco de conhecimento Perfil. Agente de Contabilidade Agente de Contabilidade: este agente observa a interação do estudante com a interface quando o mesmo acessa as páginas de teoria. Este agente monitora as rolagens da tela e o tempo gasto em cada página de teoria. Quando o estudante deixa uma página este agente armazena todas as informações - rolagem da página e permanência - no banco de Aprendizagem. Arquitetura

15 01/08/2006 15 Agentes Agente de Exercícios Agente de Exercícios: este agente é o responsável por escolher os exercícios a serem apresentados ao aluno. O agente, por seus próprios meios, de forma pró-ativa, seleciona os exercícios a serem propostos dentro do tema estudado pelo aluno, propondo ainda links para as páginas que explicam os conceitos necessários à execução dos exercícios. O agente armazena os exercícios escolhidos no banco de conhecimento aprendizagem. Agente de Testes Agente de Testes: estes agente é análogo ao anterior, e é responsável por escolher os testes a serem apresentados ao aluno. O agente, por seus próprios meios, de forma pró-ativa, desenhará um conjunto de testes a serem aplicados ao aluno a fim de verificar sua aptidão no tópico estudado. Arquitetura

16 01/08/2006 16 Requisitos Funcionais para o Estudante O Tutor Inteligente que obedecer à arquitetura deve prever os requisitos expressos nos diagramas de caso de uso: Requisitos - Estudante

17 01/08/2006 17 Requisitos Funcionais para o Professor Módulo Educacional: Requisitos - Estudante

18 01/08/2006 18 Conclusões O artigo propõe uma arquitetura genérica para Tutores Inteligentes que incorpora a Tecnologia de Agentes. Os agentes inteligentes por suas características, especialmente as características pró-ativas e sensoriais, parecem interessantes para o desafio maior de um sistema Tutor: a adaptabilidade ao ritmo do aluno; A arquitetura proposta também incorporou um outro modelo em adição aos modelos tradicionais de TIs, o modelo Educacional. Este modelo prevê a interação do professor no processo de inteligência do agente. Conclusões

19 01/08/2006 19 Artigo Noheda, J.M.G.; Caballero, A.F. An Agent-Based Intelligent Tutoring System for Enhancing E-Learning and E-Teaching. International Journal of Instructional Technology & Distance Learning. Vol 2. Num 11. November, 2005. José M. Gascuenã Noheda o M.Sc. in Computer Science - University of Castilla-La Mancha at Superior Polytechnic School of Albacete, 2004. Antonio Fernández-Caballero o M.Sc. in Computer Science - Polytechnic University of Madri, 1993; o Ph.D. Department of Artificial Intelligence of the National University for Distance Education (Spain), 2001. Autores