Universidade Federal do Espírito Santo
Centro Tecnológico
Mestrado em Informática
Estudo Dirigido
"Tópicos em Construção de Software Educacional."
Orientador
Orivaldo de Lira Tavares
Aluno
Breno Fabrício Terra Azevedo
Vitória, 30 de julho de 1997
Índice
I. INTRODUÇÃO
II. O ESTADO DA ARTE
II.2 LOGO
II.3 SOFTWARE EDUCACIONAL
III. HIPERMÍDIA INTERATIVA - UMA TÉCNICA PARA CONSTRUÇÃO DE SOFTWARE EDUCACIONAL
III.3 HIPERMÍDIA INTERATIVA E EDUCAÇÃO
IV. TOOLBOOK
V. ANÁLISE DE RESPOSTA
V.1 ANÁLISE DE RESPOSTA-SIMULAÇÃO (AR-S)
V.2 ANÁLISE DE RESPOSTA-AVALIAÇÃO (AR-A)
VI. UM AMBIENTE COMPUTACIONAL PARA APOIO AO APRENDIZADO INICIAL DE PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES
VII. PROJETO DA ANÁLISE DE RESPOSTA-AVALIAÇÃO
VIII. IMPLEMENTAÇÃO DA ANÁLISE DE RESPOSTA-AVALIAÇÃO
IX. CONSIDERAÇÕES FINAIS
VX. BIBLIOGRAFIA
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Índice
I. Introdução
A utilização do computador na educação vem demonstrando ser um grande auxílio no processo de ensino-aprendizagem. Uma das formas desta utilização é através de software educacional, um software que tem por objetivo auxiliar um aprendiz no aprendizado de um determinado conteúdo.
Este trabalho tem por objetivo apresentar alguns tópicos relacionados com a construção de software educacional. A abordagem destes tópicos se baseia na utilização da hipermídia interativa como técnica para construção de software educacional, juntamente com a técnica de análise de resposta.
Foi utilizado um software educacional construído previamente [Gava96], como exemplo, para apresentar os tópicos de interesse deste trabalho. Neste software, foi implementada a técnica de Análise de Resposta-Avaliação, com ênfase nas modalidades Explicação e Pista.
O capítulo II trata de algumas considerações iniciais a respeito da utilização do computador na educação, como o aprendizado auxiliado por computador, o LOGO, e o software educacional. O capítulo III explica o que é hipermídia interativa, e aborda a sua utilização na educação. O capítulo IV apresenta o ToolBook, uma ferramenta para construção de sistemas hipermídia. O capítulo V explica a técnica da Análise de Resposta-Simulação e Análise de Resposta-Avaliação.
O capítulo VI apresenta o software educacional que foi utilizado como exemplo, "Um Ambiente Computacional para Apoio ao Aprendizado Inicial de Programação de Computadores". O capítulo VII trata do projeto que foi feito para incorporar a técnica da Análise de Resposta-Avaliação, ao software "Um Ambiente Computacional para Apoio ao Aprendizado Inicial de Programação de Computadores", [Gava96]. O capítulo VIII apresenta a implementação do projeto. Por último, o capítulo IX relata as conclusões que foram obtidas deste trabalho.
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Índice
II. O Estado da Arte
II.1 Aprendizado Auxiliado por Computador
O computador tem estado presente, cada vez mais, em nosso dia-a-dia. A cada dia que passa, o computador vem aparecendo e ajudando nas mais diversas áreas do conhecimento humano. A ajuda do computador não é de hoje, e vem desde muitos anos atrás, tornando-se cada vez mais corriqueira.
Em educação não é diferente, o computador tem ajudado bastante nos objetivos educacionais. Dentro destes objetivos, o mais interessante é o uso do computador como instrumento didático, isto é, o seu uso como auxílio no processo de ensino-aprendizagem.
O primeiro uso do computador para auxiliar à educação foi nos anos cinqüenta, porém naquela época, não havia microcomputadores e por isso o uso do computador em sala de aula não existia. No final dos anos setenta, foram inventados os primeiros microcomputadores, quando só então o uso do computador pôde ser viável nas escolas.
O aprendizado auxiliado por computador possui vantagens sobre o ensino tradicional, porém possui alguns problemas. Estas vantagens e problemas são apresentados abaixo e foram citados por professores: [McCarthy95]
· Problemas
1. Falta de recursos adequado - muitas escolas não possuem microcomputadores.
V
2. Falta de bons software educacionais.
3. Falta de treinamento dos professores, para utilizar da melhor maneira possível os novos recursos.
V
4. Alguns professores ficam inseguros sobre como maximizar o potencial do aprendizado auxiliado por computador.
V
· Vantagens
5. Dispertam grande motivação - crianças empregam tempo e esforço voluntariamente quando utilizam computadores.
6. Oferece melhoria qualitativa e quantitativa para o ensino, se for bem planejado.
7. Interação de grupo - em situações de grupos, um software educacional pode ser um estímulo à cooperação e fórum para discussão.
V
8. Reduz o tempo de ensino e a taxa de fracassos.
9. Autonomia do aprendiz - o aprendiz possui um certo controle sobre o avanço do seu aprendizado.
Os avanços tecnológicos tem contribuído muito para o aprendizado auxiliado por computador, por exemplo, utilização da hipermídia, da Inteligência Artificial, da Internet, e outros recursos.
A maior contribuição que o aprendizado auxiliado por computador pode trazer ao ensino é o aprendizado individualizado. Isto se deve ao fato de que cada aprendiz pode ser auxiliado individualmente, contribuindo para que cada um supere suas próprias deficiências.
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II.2 LOGO
Uma grande contribuição ao uso do computador na educação deve-se ao ambiente LOGO. O LOGO foi a primeira linguagem de programação a ser ensinada às crianças de 5 a 12 anos. O LOGO possuiu a colaboração de psicólogos, pedagogos, especialistas em informática, e matemáticos e, foi desenvolvido por uma equipe do MIT (Massachusset Institute of Technology) composta de M. Minsky, S. Papert e C. Solomon, a partir de 1967.
O LOGO consiste de uma tartaruga desenhada na tela do computador, que é movimentada pela criança interativamente, ou através de um programa. A criança pode "ensinar" a tartaruga a fazer um desenho. Se o desenho não for feito corretamente, a criança será levada a uma reflexão sobre o que levou ao erro, e tentará superá-lo. O ambiente LOGO permite que a criança tenha acesso a um "micro-mundo", um espaço onde a criança é levada a adquirir conceitos e operações intelectuais fundamentais através de sua própria experiência.
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II.3 Software Educacional
Uma maneira de usar o computador como instrumento didático, é desenvolvendo um software educacional. Este software possui o objetivo de auxiliar o professor no processo de ensino-aprendizagem, fazendo com que o mesmo tenha a seu dispor valiosos recursos para ajudá-lo no ensino de sua disciplina. Este tipo de software também pode ser utilizado para auxiliar no treinamento de funcionários de empresas, nas mais diversas tarefas.
O software educacional, por mais simples que seja, fornece grande contribuição ao processo de ensino-aprendizagem. O software educacional mais simples, é aquele que só apresenta o conteúdo a ser ministrado ao aprendiz, funcionando como um "livro eletrônico", contribuindo para que o aprendiz disponha de uma forma diferente e interessante de ser apresentado ao conteúdo. O software educacional mais elaborado possui teorias pedagógicas embutidas, juntamente com técnicas de inteligência artificial, funcionando como um tutor para o aprendiz.
É importante notar que o software educacional é uma ótima ferramenta para a educação, desde que tenha sido bem projetado, de acordo com o objetivo a que se propõe. Isto é, o software educacional deve cumprir o seu papel de acordo com o tipo de enfoque que possui. O enfoque do mesmo diz respeito ao tipo de software educacional no qual ele está inserido. É importante notar também, que o professor deve estar sempre atento para suprir as deficiências do software educacional.
Existem diversos tipos de software educacional, onde cada um possui suas próprias características e um determinado enfoque educacional. Eles são classificados da seguinte forma: [Cristovão96]
· Software de apresentação.
Este tipo de software funciona como um "livro-eletrônico", apresentando ao aprendiz o conteúdo a ser ministrado. A apresentação do conteúdo é beneficiada, pois o software pode utilizar recursos audiovisuais para realizar sua tarefa (sons, imagens, textos, animações), retendo a atenção do aprendiz e estimulando-o.
· Tutoriais.
V
Participam do processo de ensino-aprendizagem. Apresentam o conteúdo ao aprendiz, utilizando recursos audiovisuais, e realizam perguntas a respeito do assunto que está sendo apresentado. Este software permite que haja interação do aprendiz, através das respostas às perguntas apresentadas. As respostas do aprendiz são verificadas para saber se estão corretas. Alguns tutoriais fornecem explicação quando o aprendiz responde incorretamente uma pergunta.
· Software de Exercício-e-Prática.
São considerados tutoriais mais simples. São usados para revisão e memorização de algum assunto já visto pelo aprendiz. São apresentadas perguntas ao aprendiz para que possam ser respondidas.
· Simulação.
Simulam o mundo real de forma mais simples. Este tipo de software permite que o aprendiz seja inserido em um espaço, onde ele pode explorar e aprender vários princípios. O aprendiz é colocado diante de várias situações, onde ele pode desenvolver hipóteses, testá-las e analisar os resultados. O aprendiz percebe o resultado de sua ação, e a modifica, caso o resultado observado não tenha sido o esperado. Existem vários tipos de simulações, como:
- manipulação de materiais e substâncias onde existem riscos de explosão, de contaminação, etc.
V
- situações onde o aprendiz possui uma tarefa, como: pilotar um avião, gerenciar uma cidade, etc.
- situações de desatres, como: enchentes, tornados, terremotos, etc.
- situações de alto custo, como: tomar decisões de custos em uma viagem ao redor do mundo.
· Jogos Educativos.
É um jogo que se propõe a ensinar algum conteúdo ao aprendiz, ou até, somente desenvolver capacidades intelectuais do jogador. É importante que este tipo de software seja bem elaborado, para que o aprendiz não seja deslocado do objetivo educacional do mesmo, e fique interessado somente na competição do jogo.
· Tutores Inteligentes (ITS).
Os ITS (Intelligent Tutoring Systems) utilizam técnicas de inteligência artificial e teorias pedagógicas para conduzir o aprendiz.
O ITS é um software capaz de tutorar uma pessoa em um determinado domínio. O ITS pode saber o que ensinar, como ensinar, e aprende informações relevantes sobre o aprendiz que está sendo tutorado. O ITS é composto de quatro modelos: Interface, Domínio, Aprendiz e Tutoramento. Através da interação desses modelos, o ITS é capaz de fazer julgamentos sobre o que o aprendiz sabe, e como ele está progredindo.
O modelo da Interface refere-se à interface utilizada pelo ITS para efetuar a comunicação com o aprendiz. Esta interface pode ser, por exemplo, através de linguagem natural.
O modelo do Domínio representa o conhecimento que o ITS possui sobre o assunto que ele está tutorando. Ele pode ser implementado de três formas:
· Modelo da caixa preta - este modelo estabelece uma base de conhecimento referenciada à critério. O critério para aceitar o desempenho do aprendiz é identificado. Se o comportamento de entrada do aprendiz não condiz com o critério, o ITS informa ao aprendiz do seu erro e recomenda possíveis soluções. O diálogo entre o aprendiz e o ITS é muito simples. O ITS não fornece explicação detalhada de seu raciocínio.
· Modelo baseado em emissão - este modelo compara as emissões que são observáveis no comportamento do modelo do domínio e no modelo do aprendiz com as entradas do aprendiz. Se o desempenho do aprendiz não condiz com o critério de comportamento previsto, o aprendiz recebe uma explicação. O diálogo entre o aprendiz e o ITS pode ser muito superficial (fornecendo explicações rápidas) ou muito complexo, fornecendo explicações e raciocínio detalhado sobre as mesmas.
· Modelo cognitivo - este modelo simula uma representação de conhecimento. O conhecimento pode ser: procedural, declarativo e qualitativo. O conhecimento procedural diz como desempenhar uma tarefa. O conhecimento declarativo é um conjunto de fatos, nos quais são feitas inferências para obter as respostas desejadas. O conhecimento qualitativo envolve a compreensão causal que permite um determinado raciocínio.
O modelo do Aprendiz identifica as concepções e o desempenho do aprendiz. A estrutura do modelo do aprendiz compreende:
· A maneira que o estudante utiliza para solucionar problemas.
· Perguntas feitas pelo estudante.
· Dados históricos (nível do estudante: de novato a perito).
· Nível de dificuldade do domínio.
O ITS compara o desempenho do aprendiz com o modelo do aprendiz para verificar se o aprendiz dominou o conteúdo. Se o desempenho do aprendiz não condiz com o que foi previsto, o sistema deve determinar se a deficiência é devido à um conceito que o aprendiz não possui ou à um conceito que o sistema não possui. Após o sistema identificar a deficiência, ele toma uma decisão instrucional, isto é, o sistema utiliza uma determinada estratégia de tutoramento.
O modelo do Tutoramento exerce o controle sobre a seleção e a sequência de informação que é passada ao aprendiz, e determina quando o aprendiz precisa de ajuda e que tipo de ajuda é necessária. O ITS identifica as características do estudante e adapta o tutoramento de acordo com elas.
III. Hipermídia Interativa - uma técnica para construção de software educacional
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III. Hipermídia Interativa - uma técnica para construção de software educacional
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III.1 HipermídiaBR>
À medida que a tecnologia dos meios de armazenamento de dados tem melhorado, isto é, tornando possível armazenar informação em diversos meios, em grandes proporções e recuperá-las cada vez mais rápido, a utilização de sistemas multimídia tem aumentado. Multimídia é a integração de textos, sons, gráficos, imagens paradas e em movimento, para representar uma informação.
O hipertexto é um texto que possui determinadas palavras que conduzem à outros textos. Cada palavra de um texto conduz à um novo texto, que faz referência àquela palavra. O texto é organizado em forma de "pedaços de informação", que podem ser lidos em diversas seqüências, dependendo da necessidade do leitor.
A hipermídia é a união dos conceitos de multimídia e hipertexto. Ela permite que a informação possa ser representada através de hipertextos que possuem sons, gráficos, imagens paradas e em movimento. Os elementos da multimídia, assim como as palavras especiais do texto (hipertexto) conduzem à outras informações na forma de hipermídia.
III.2 Interatividade
A interatividade, dentro do enfoque educacional, pode ser vista como sendo a interação entre o professor e o aluno, levando-se em consideração a profundidade do pensamento do aluno durante a aula.
A interação descrita acima, pode ocorrer de várias formas. Na primeira forma, o professor apresenta demonstrações práticas e explicações, e espera que o aluno siga esta demonstrações e explique os pontos chaves das mesmas. O aluno recebe explicações corretivas, caso seu desempenho não seja satisfatório. Na segunda forma, a aula apresenta conteúdos mais complexos, onde o professor fornece explicações corretivas ao aluno, se necessário, e utiliza outros exemplos, ou outras táticas, para que o aluno supere suas
dificuldades. Na terceira forma, o aluno formula uma questão e a apresenta ao professor, e após esta ser respondida, outra é formulada. Nesse caso, o professor fornece a informação que é necessária ao aluno, para que ele compreenda melhor um determinado assunto. E na última forma, o aluno solicita ao professor, ajuda em um determinado assunto. O professor conduz o diálogo para um nível além da solicitação do aluno, lançando desafios e fazendo perguntas.
O termo interatividade, no contexto em que está sendo descrito, refere-se à interação que ocorre entre o aprendiz e o software educacional que ele está utilizando. A interatividade pode ser descrita como sendo a profundidade do pensamento do aluno quando ele está utilizando o software educacional. A interatividade pode ser superficial, onde as respostas do aprendiz são somente avaliadas. Mas, a interatividade pode possuir um nível mais profundo, ocorrendo um diálogo entre o aprendiz e o software educacional, onde o software é capaz de fazer perguntas e responder às questões feitas pelo aprendiz.
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III.3 Hipermídia interativa e educação
A idéia de utilizar vários meios de apresentação de informação para fins educacionais não é nova. Acredita-se que é possível obter diferenças na modalidade de aprendizagem dos alunos, utilizando-se outros meios para apresentar um conteúdo, como áudio, audiovisual, e outros. Acredita-se, também, que determinados meios podem ensinar mais efetivamente que outros, dependendo do conteúdo a ser apresentado.
A hipermídia interativa pode ser utilizada na educação de várias formas. A maneira mais simples, e que não corresponde à um enfoque educacional, refere-se à apresentação de um determinado conteúdo, onde há preocupação somente em passar informação, não havendo preocupação com o processo de ensino-aprendizagem.
A segunda forma de utilizar a hipermídia interativa na educação, corresponde a um sistema hipermídia interativo, que possui objetivos específicos e um conteúdo previamente estruturado, constituindo-se de uma seqüência de passos. Neste caso, há uma interatividade superficial entre o aprendiz e o sistema.
A forma de utilizar a hipermídia interativa que traz maior retorno à educação é a sua utilização em um software que proporciona um alto nível de interatividade com o aprendiz. O software educacional que proporciona o mais alto nível de interatividade com o aprendiz é o ITS (Intelligent Tutoring Systems). A união da hipermídia interativa com o ITS proporciona uma grande e valiosa contribuição à educação.
Vantagens da utilização da hipermídia interativa na educação:
· Apresenta a informação através de várias formas.
· Permite que o aprendiz possua um certo controle sobre o caminho do seu aprendizado.
· Possibilita que o aprendiz selecione informação no formato que for mais apropriado ao seu nível e às suas necessidades.
· Aumenta o interesse do aprendiz com a situação de aprendizagem.
Problemas da utilização da hipermídia interativa na educação:
· Podem proporcionar a desorientação e a distração do aprendiz, caso o aprendiz perca o caminho do aprendizado onde estava, e passe para outras informações.
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IV. ToolBook
IV.1 Sistemas de Autoria
Um sistema de autoria é um ambiente que possui vários recursos para criação de um sistema de hipermídia. Um sistema de autoria possui elementos pré-programados e uma linguagem própria, que possibilitam o desenvolvimento de aplicações hipermídia.
IV.2 Características do ToolBook
O ToolBook é um sistema de autoria para ambiente Windows, fabricado pela Asymetrix Corporation. O ToolBook proporciona um ambiente de programação, onde existem vários elementos visuais, tais como botões, gráficos, páginas, etc., que podem ser utilizados. O ToolBook utiliza um linguagem de programação chamada Openscript, que é utilizada para manipular o comportamento dos elementos visuais.
Um programa em ToolBook é chamado de livro e cada tela é chamada de página. O programador cria um livro, criando várias páginas e escrevendo scripts que possibilitam ao usuário navegar pelo livro. Cada página pode possuir diferentes elementos visuais, que apresentam a informação ao usuário. Existem elementos visuais que possibilitam a visualização de imagens de diversos formatos gráficos, como: GIF, TIFF, BMP e PCX. Existem outros elementos que possibilitam a utilização de som de áudio, som de CD, animação, vídeo digital e vídeo de CD.
Existem dois modos de utilização do ToolBook. O primeiro é chamado "Author", que possibilita a criação de um livro. O segundo é chamado "Reader", que permite ao usuário navegar pelo livro.
A última versão do sistema é o ToolBook II, que inclui o ToolBook II Instructor e o ToolBook II Publisher. O ToolBook II Publisher permite a criação de sistemas hipermídia interativos, como por exemplo, quiosques e livros eletrônicos, que não possuem características educacionais. Estes sistemas só apresentam a informação ao aprendiz, sem preocupação com o processo de ensino-aprendizagem.
O ToolBook II Instructor permite a criação de sistemas hipermídia interativos que possuem características educacionais. Estes sistemas podem ser criados para funcionar em um único microcomputador, em uma rede de microcomputadores, ou na Internet. O CMS (Course Management System) é uma parte do módulo Instructor, que permite à um professor gerenciar cursos, aprendizes e os resultados dos aprendizes. Um curso pode conter um ou vários módulos (ou livros). Um banco de dados CMS mantém um histórico do desempenho do aprendiz, contendo os cursos que o mesmo já fez, seus pontos, e se um curso está completo ou não.
Outro recurso importante do ToolBook II Instructor são os "question widgets". Eles proporcionam um gerenciador de questões, que é usado para avaliação de resposta, marcação de pontos, marcação de tempo, e inicialização de questões para outra sessão. A avaliação de resposta corresponde a verificar se o aprendiz acertou ou não a questão, fornecendo retorno ao aprendiz caso ele tenha errado a pergunta. A marcação de pontos corresponde a atribuir um determinado valor para as respostas certas.
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V. Análise de Resposta
A Análise de Resposta é uma mensagem ou um conjunto de mensagens que um software transmite ao aprendiz, de acordo com a resposta que o mesmo apresentou.
O tema Análise de Resposta focaliza o erro do aprendiz. O erro é uma questão educacional muito discutida entre educadores e temos dois pontos opostos que são: No ponto de vista afetivo, os comportamentalistas afirmam que é pedagogicamente suspeito, podendo levar o aprendiz a sentimentos negativos a respeito de si próprio. No ponto de vista cognitivo ele não é considerado nem negativo e nem como fracasso, mas sim, como momento necessário ao desenvolvimento intelectual.
Existem dois tipos de Análise de Resposta: Análise de Resposta-Simulação e Análise de Resposta-Avaliação. Este dois tipos serão abordados a seguir.
V.1 Análise de Resposta-Simulação (AR-S)
Um dos pontos interessantes é que a AR-S não é a mesma coisa que programas de simulação. A simulação de um problema é colocar o aluno ou alguém em um cenário onde deverá agir de um determinado modo.
Um erro pode ser apenas deselegante numa teoria, mas pode ser trágico numa vida. O interesse da AR-S no ensino é saber se, com ela, o aluno poderá superar erros que ele cometa, ou seja , se ele pode aprender.
Perceber a ocorrência de um erro é atribuir significado a um fato. Vale dizer que a capacidade de tal percepção é da alçada da assimilação do aprendiz, pois trata-se de interpretar o resultado de alguma ação.
A percepção da ocorrência de um erro depende individualmente de cada aprendiz. E disto decorre que uma AR-S pode fornecer, mesmo em caso de erro por parte do aluno, um feedback positivo, ou seja, um feedback que reforce a ação e o leve mais adiante no erro. E pode naturalmente, fornecer um feedback negativo, se a ocorrência for percebida.
Todavia, um feedback negativo não leva obrigatoriamente à superação do erro. O sujeito pode a partir do resultado obtido, saber que deve modificar sua ação, mas sem saber que ação escolher. Vale dizer que a percepção da ocorrência do erro é condição necessária mas não suficiente à sua superação; o que significa também que o quadro assimilador capaz de tal superação deva ser mais rico que aquele cuja capacidade limita-se a perceber o erro. É importante analisar um pouco mais de perto tal assimetria, começando por aprofundar a questão da percepção do erro para mostrar em que caso esta percepção pode implicar em superação.
Ao estampar o resultado obtido na tela , uma AR-S evidentemente não se pronuncia sobre a ocorrência do erro ou do acerto. E cabe exclusivamente ao sujeito a tarefa de percebê-lo. Acredita-se poder estabelecer, como regra geral, que a percepção da ocorrência de um erro provém de uma comparação entre algo antecipado e aquilo observado. A partir de uma AR-S, pode-se dizer que poderá haver percepção do erro cometido em uma ação quando o resultado obtido for, em algum aspecto, diferente do resultado desejado ou previsto da ação.
Disto decorre um fato muito simples: somente pode-se colocar um aprendiz trabalhando com um software que utilize AR-S caso haja a mínima garantia que ele possa comparar o resultado obtido com um resultado antecipado por ele.
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V.2 Análise de Resposta-Avaliação (AR-A)
Uma AR-A caracteriza-se principalmente pela passagem da percepção do erro para sua superação. Numa AR-A, a percepção do erro depende apenas da compreensão do significado de uma mensagem verbal. Tal mensagem pode ser da forma CERTO, ERRADO, como pode ser mais "simpática", como: MUITO BEM, PROCURE OUTRA RESPOSTA, etc.
Verifica-se que toda e qualquer ação do sujeito pode ser tratada como uma AR-A para levá-lo à percepção da ocorrência do erro ou do acerto. Basta, para isso, que ele esteja em condições de decodificar uma mensagem enviada pelo mediador.
O processo de superação do erro numa situação de AR-A apresenta duas diferenças em relação a AR-S (Análise de Resposta-Simulação). A primeira delas é que, em caso de erro, a mensagem enviada pelo mediador desempenha sempre o papel de feedback negativo. Numa AR-S, a simples leitura do resultado da ação do sujeito pode levar a um feedback positivo, mesmo em caso de erro. Em suma, o risco de deixar o aluno prosseguir em direções erradas é nulo numa AR-A, enquanto esse risco existe em uma AR-S. A segunda diferença diz respeito aos critérios que o aluno tem para escolher uma outra ação após o erro. Numa AR-S, a leitura do resultado da ação do sujeito traz, elementos que direcionam o aluno na escolha de outra ação após o erro. Numa AR-A, o mediador, além de fornecer uma mensagem de erro, pode também trazer outras mensagens para ajudar o aluno a superar seu erro. Mas, para decidir as opções que dará ao aluno, o mediador tem diante de si a difícil tarefa de interpretar as razões do erro do aluno.
Subcategorias de AR-A:
1) AR-A-Repetição.
A AR-A-Repetição define-se pela reapresentação da mesma pergunta a qual o aluno forneceu uma resposta errada. Uma AR-A-Repetição não traz mensagem alguma além da notificação do erro ou do acerto - limita-se a insistir, seja um certo número de vezes ou até o acerto.
Deve-se empregar AR-A-Repetição quando se interpretar que o erro do aluno não é prova de total ignorância, mas sim, prova apenas de hesitação entre algumas alternativas possíveis. E, neste sentido, uma AR-A-Repetição tem como função forçar o aluno a um esforço de memorização e/ou de raciocínio a partir de elementos que já possui.
2) AR-A-Explicação.
Uma AR-A-Explicação, como seu nome indica, fornece ao aluno, em caso de erro, uma explicação para que possa acertar (ou então, até uma explicação com a resposta certa).
Dois aspectos devem ser considerados. O primeiro deles é a explicação em si, ou seja, a forma que se emprega para ensinar determinado conteúdo. O segundo aspecto, é a escolha da explicação a ser dada em função do erro do aluno.
Numa AR-A Explicação, justamente porque há uma mensagem de explicação, o mediador prevê que o aluno não poderá superar sozinho seu erro e então, fornece-lhe elementos para tal (ou, até mesmo, pode lhe fornecer a resposta correta). Mas há duas maneiras de interpretar o fato de o aluno não poder superar sozinho seu erro. Uma delas é pensar que o aluno está totalmente perdido; outra é pensar que ele está empenhado em achar a solução, que possui algumas informações ou conhecimentos a respeito do tema, que está esbarrando numa ou noutra dificuldade, etc.
Ao primeiro modo de pensar sobre a superação do erro, corresponde uma única mensagem de explicação para todo e qualquer erro, o que implica em desqualificar o erro. O segundo modo de pensar, este sim, leva às últimas consequências o caráter interativo do computador, pois a resposta do aluno não é apenas colocada no elenco das respostas indesejadas, mas é analisada na sua originalidade. E é justamente nesta originalidade que estão contidas as potencialidades de o aluno superar seu erro. Há também, sem dúvida, um direcionamento dado ao aluno, uma vez que se fornece uma explicação; mas este direcionamento parte de onde o aluno está.
Uma boa AR-A Explicação é difícil de ser feita, devido à sua complexidade. Porém, podemos citar quatro qualidades que, se reunidas, produzem uma boa AR-A Explicação. Elas são:
- profundo conhecimento das dificuldades dos alunos;
- profundo conhecimento da matéria;
- escolha de um campo do conhecimento pequeno e bem delimitado;
- árduo trabalho de pensar uma AR para cada caso possível de erro.
3) AR-A-Pista.
Uma AR-A-Pista, como seu nome indica, é aquela que, após apontar a ocorrência do erro, fornece uma mensagem na intenção de chamar a atenção do aluno sobre a qualidade do erro cometido. Neste sentido, a AR-A-Pista se situa entre a AR-A-Repetição e a AR-A Explicação.
A "pista" deve ser dada em função do erro do aluno. Há dois aspectos da interpretação do erro que devem ser equacionados: o primeiro é saber se o aluno tem um repertório de conhecimentos que lhe permita ser sensível à "pista"; o segundo é avaliar, a partir de sua resposta, em que direção o aluno cometeu o erro para fornecer-lhe uma "pista" que o atinja no seu modo de pensar. E verifica-se que, neste ponto, a complexidade de se escolher a "pista" certa é, semelhante àquela que determina a escolha da explicação numa AR-A Explicação.
Resumindo as três subcategorias:
- AR-A-Repetição: o aluno tem elementos para fornecer a resposta certa; basta que forneça um esforço de memorização e/ou raciocínio para achá-la, descartando, graças à mensagem de erro, algumas que lhe pareciam plausíveis.
- AR-A-Pista: o aluno tem elementos para fornecer a resposta certa, no entanto, pode ter dificuldades em achar a direção certa para fornecer seu esforço de memorização e/ou raciocínio.
- AR-A Explicação: o aluno não tem elementos suficientes para fornecer a resposta certa; então, o computador deve fornecer novas informações (ou até mesmo a resposta correta) que correspondam àquelas que fazem falta ao sujeito - e não obrigatoriamente a mesma para todos os sujeitos que erram.
Deve-se acrescentar que um mesmo programa pode empregar as três subcategorias de AR-A. Uma sugestão interessante é empregá-las na ordem Repetição-Pista-Explicação. Se o sujeito falhar em três ou quatro repetições, é, provavelmente, porque não é capaz de achar a solução sem alguma ajuda. Esta primeira ajuda pode ser somente uma pista. E se, mesmo com uma pista dada em função do tipo de erro cometido, o sujeito não for capaz de obter êxito, pode-se, finalmente, empregar uma explicação. Inclusive, no momento de fornecê-la, o sistema já dispõe de várias respostas erradas do aluno e pode, através de uma análise destas respostas, escolher a forma e o conteúdo da explicação.
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VI. Um Ambiente Computacional para Apoio ao Aprendizado Inicial de Programação de Computadores
Um exemplo de utilização do ToolBook para construção de software educacional é apresentado neste trabalho, "Um Ambiente Computacional para Apoio ao Aprendizado Inicial de Programação de Computadores" [Gava96]. Este software educacional foi desenvolvido em ToolBook 3.0 para atuar como ferramenta de auxílio no ensino da linguagem de programação Modula-2.
Este software possui dois módulos: Curso de Modula-2 e Lições. O módulo Curso de Modula-2 é uma introdução à programação em geral, e também um manual para programação com a linguagem Modula-2 em particular. O módulo Lições possui tópicos explicativos referentes à introdução da programação, onde alguns destes tópicos oferecem exercícios ao aprendiz.
O módulo Lições possui uma Análise de Resposta-Simulação, que é utilizada em alguns tópicos. São apresentados exercícios onde por exemplo: dado um pequeno programa em Modula-2, o aprendiz deve dizer quais os valores das variáveis do programa, após a execução do mesmo. Um outro exemplo de exercício é quando o aprendiz deve preencher uma tabela-verdade. Nestes tipos de exercício, o aprendiz pode após responder à questão pedida, pedir para que o exercício seja resolvido. O aprendiz pode então, comparar o resultado correto mostrado na tela, com a resposta que ele apresentou.
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VII. Projeto da Análise de Resposta-Avaliação
Foi implementado no módulo Lições, uma Análise de Resposta-Avaliação. Esta análise atua nas questões objetivas. Caso o aprendiz selecione uma alternativa incorreta, o sistema exibe explicações sobre o erro, ou erros, que foram cometidos, e indica qual lição o aprendiz deve revisar. Ao final de cada tópico, é apresentada a pontuação obtida pelo aprendiz nas questões objetivas. O aprendiz pode então, verificar o seu resultado, e revisar o tópico onde ele está, e também revisar outros tópicos.
Em alguns exercícios foi utilizada a AR-A Explicação. Neste caso, é apresentado ao aprendiz uma questão, na qual ele deve selecionar uma alternativa que corresponda à resposta da pergunta. Caso o aprendiz selecione uma alternativa incorreta, são apresentadas ao mesmo, explicações que elucidem os possíveis erros que foram cometidos. São apresentadas várias explicações, onde cada uma refere-se à um erro específico.
Em outros exercícios foi utilizada a AR-A Pista. Neste caso, o aprendiz também deve selecionar uma alternativa que corresponda à resposta de uma pergunta. Caso seja selecionada uma alternativa incorreta, são apresentadas ao aprendiz, pistas que o conduzam à solução correta do exercício.
Ao final de cada tópico que possui exercícios, é apresentada a pontuação do aprendiz. Esta pontuação indica quantas questões o aprendiz acertou, e quantos pontos foram obtidos, levando-se em consideração o pesos de cada questão. Neste projeto, todas as questões possuem o mesmo peso.
Alguns aspectos foram observados durante o projeto:
É interessante arrumar as alternativas das questões objetivas de maneira aleatória, para que o aprendiz não seja capaz de acertar uma pergunta utilizando tentativa e erro. No ToolBook II, já há este recurso.
Uma Análise de Resposta-Avaliação é utilizada em função do erro cometido pelo aprendiz. Para que seja observada com precisão a característica do erro do aprendiz, é necessário que os exercícios sejam pequenos o suficiente para permitir a identificação de cada um dos erros possíveis que podem ser cometidos pelo aprendiz.
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VIII. Implementação da Análise de Resposta-Avaliação
A implementação do projeto foi feita utilizando os recursos do ToolBook 3.0, juntamente com sua linguagem OpenScript. Foram utilizadas caixas de mensagem para apresentar ao aprendiz, as explicações e as pistas. A pontuação das questões foi calculada e, ao final de cada tópico de exercícios, elas foram apresentadas utilizando caixas de mensagem.
Exemplo de um exercício utilizando AR-A Explicação:
Caso seja escolhida a alternativa correta (última) no exercício acima, o trecho de código abaixo será executado:
to handle ButtonClick
system total_item5
system peso_item51
system acerto_questoes5
request "Muito bem!"
set enabled of group "botões1" to false
peso_item51 = 1
total_item5 = total_item5 + peso_item51
acerto_questoes5 = acerto_questoes5 + 1
end ButtonClick
Caso seja escolhida a quarta alternativa (incorreta) no exercício acima, o trecho de código abaixo será executado:
to handle ButtonClick
request "Observe a alteração no valor de x depois da soma x+x, e a alteração no valor de z4 após o comando MOD (Lição 4)." & " O operador MOD retorna o resto inteiro de uma divisão de números inteiros."
set enabled of group "botões1" to false
end ButtonClick
Exemplo de um exercício utilizando AR-A Pista:
Caso seja escolhida a alternativa correta (última) no exercício acima, o trecho de código abaixo será executado:
to handle ButtonClick
system total_item5
system peso_item54
system acerto_questoes5
request "Muito bem!"
set enabled of group "botões1" to false
peso_item54 = 1
total_item5 = total_item5 + peso_item54
acerto_questoes5 = acerto_questoes5 + 1
end ButtonClick
Caso seja escolhida a quarta alternativa (incorreta) no exercício acima, o trecho de código abaixo será executado:
to handle ButtonClick
request "Observe a precedência dos operadores no resultado de w5, e os cálculos de w6."
set enabled of group "botões1" to false
end ButtonClick
Exemplo da pontuação obtida pelo aprendiz ao final de um tópico:
Trecho de código a ser executado para efetuar a pontuação:
to handle buttonUp
system total_item5
system acerto_questoes5
if acerto_questoes5 = 0
request "Você não obteve pontuação nas três questões objetivas. Revise as lições 4 e 5."
end if
if acerto_questoes5 = 1
request "Nas três questões objetivas, você acertou uma e obteve " & total_item5 & " ponto(s)."
end if
if acerto_questoes5 > 1
request "Nas três questões objetivas, você acertou " & acerto_questoes5 & " e obteve " & total_item5 & " pontos."
end if
fxzoom fast to page "principal"
end
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IX. Considerações Finais
Neste trabalho foram abordados alguns tópicos relativos à construção de software educacional, como a utilização da hipermídia interativa e da análise de resposta.
Foi constatado que a hipermídia interativa oferece grande contribuição à um software educacional, devido à sua agradável interface com o aprendiz. Porém, deve-se atentar para o fato que ela pode deixar o aprendiz com conhecimentos superficiais relativos à um determinado assunto, ou até mesmo perdido, caso o aprendiz possa navegar livremente pelo sistema. Para contornar este problema, é necessário um bom planejamento do sistema hipermídia.
A utilização da técnica de análise de resposta é muito importante em um software educacional. Ela permite que o software forneça subsídios ao aprendiz, para que o mesmo consiga superar seus erros. A implementação de uma AR-A Explicação ou uma AR-A Pista é uma tarefa trabalhosa e cuidadosa, pois deve-se pensar em uma explicação ou uma pista para cada caso possível de erro.
Foi constatado que a utilização da hipermídia interativa em conjunto com a análise de resposta para construção de um software educacional, produz um sistema poderoso, que fornece grande auxílio ao processo de ensino-aprendizagem.
Algumas idéias futuras podem ser exploradas a partir deste trabalho, como por exemplo: um software educacional para ensino de linguagens de programação, que a partir de uma linguagem que o aprendiz já saiba, o software fornece a solução de um problema na linguagem que o aprendiz já tem conhecimento e também em uma nova linguagem que o aprendiz quer aprender. Uma outra idéia é a de criar um software gerador de exercícios, onde, a partir do enunciado de um exercício criado pelo autor, o software cria diversas formas de apresentar o exercício ao aprendiz.
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X. Bibliografia
[Cristovão96] Cristovão, H. M., "Principais Caminhos para a Utilização do Computador na Educação.", Estudo Dirigido, Mestrado em Informática, Centro Tecnológico, Universidade Federal do Espírito Santo, 1996.
[Niquini96] Niquini, D. P., "Informática na Educação: Implicações didático-pedagógicas e construção do conhecimento.", Brasília, Universidade Católica de Brasília, 1996.
[Hussain] Hussain, F., "Computers, Kids and Learning".
[McCarthy95] McCarthy, P., "CAL - Changing the face of Education ?", CAL Research Poster, MSc Information Systems, 1995.
[Prytherch95] Prytherch, D., "Computer Aided Learning - Existing in a Vacuum ?", CAL Research Poster, MSc Information Systems, 1995.
[Young94] Youngblut, C., "Intelligent Tutoring Systems", Government-Sponsored Research and Development Efforts in the Area of Intelligent Tutoring Systems. Institute for Defense Analyses, Alexandria, VA, 1994. http://ott.sc.ist.ucf.edu/1_2/1_2_1/
[Bangert95] Bangert, F., "Multimedia and Education", CAL Research Poster, MSc Information Systems, 1995.
[Schroeder91] Schroeder, E. E., "Interactive Computer Systems". Office of Educational Research and Improvement, Report No. EDO-IR-91-6, Washington DC, 1991, ERIC Document Reproduction Service No. ED 182465. http://www.edc.org/FSC/NCIP/MM_ interactive.html
[McManus91] McManus B., Segner B., "Hypermedia in Construction Education", Artigo, Associated Schools of Construction, 1991. http://www.uoknor.edu/architeture/dcns/html/ mcmanus/whype.htm
[Evans] Evans, P., "Investigating the Use of Interactive Hypermedia Systems". http://www. usq.edu.au/users/evansp/ifip95/ifip95.htm
[Romisz] Romiszowski, A. J., "Projeto e Desenvolvimento de Sistemas em Multimídia para Educação e Treinamento", TTS Tecnologia.
[Hall96] Hall, Tom L., "Windows Multimedia Authoring for Educators: ToolBook II", Artigo, Syllabus Magazine, 1996.
[Asym] "ToolBook II Overview". http://www.asymetrix.com/products/toolbook2
[LaTaille90] La Taille, Y., "Ensaio sobre o lugar do computador na educação", Editora Iglu, 1990.
[Gava96] Gava, T. B. S., "Um Ambiente Computacional para Apoio ao Aprendizado Inicial de Programação de Computadores", Projeto Final, Colegiado do Curso de Ciência da Computação, Centro Tecnológico, Universidade Federal do Espírito Santo, 1996.
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