Formação de grupos colaborativos em um ambiente multiagente interativo de aprendizagem na internet : um estudo de caso utilizando sistemas multiagentes e algoritmos genéticos

Este texto apresenta a tese de doutorado em Ciência da Computação na linha de pesquisa de Inteligência Artificial, dentro da área de IAD – Inteligência Artificial Distribuída (mais especificamente os Sistemas Multiagentes – SMA). O trabalho aborda a formação de grupos colaborativos em um ambiente multiagente interativo de aprendizagem na web, através da utilização de técnicas de Inteligência Artificial. O trabalho apresenta a definição e implementação de uma arquitetura de agentes modelados com algoritmos genéticos, integrada a um ambiente colaborativo de aprendizagem, o TelEduc. Inicialmente faz-se um breve estudo sobre as áreas envolvidas na tese: Informática na Educação, Educação a Distância, Inteligência Artificial, Inteligência Artificial Distribuída e Inteligência Artificial Aplicada à Educação. Abordam-se, também, as áreas de pesquisa que abrangem os Sistemas Multiagentes e os Algoritmos Genéticos. Após este estudo, apresenta-se um estudo comparativo entre ambientes de ensino e aprendizagem que utilizam a abordagem de agentes e a arquitetura proposta neste trabalho. Apresenta-se, também, a arquitetura de agentes proposta, integrada ao ambiente TelEduc, descrevendo-se o funcionamento de cada um dos agentes e a plataforma de desenvolvimento. Finalizando o trabalho, apresenta-se o foco principal do mesmo, a formação de grupos colaborativos, através da implementação e validação do agente forma grupo colaborativo. Este agente, implementado através de um algoritmo genético, permite a formação de grupos colaborativos seguindo os critérios estabelecidos pelo professor. A validação do trabalho foi realizada através de um estudo de caso, utilizando o agente implementado na formação de grupos colaborativos em quatro turmas de cursos superiores de Informática, na Região Metropolitana de Porto Alegre, em disciplinas que envolvem o ensino de programação de computadores.

Um modelo para processo de curso

A Educação a Distância (EAD) vem recebendo atenção dos pesquisadores de várias áreas, na busca de modelos e ferramentas que possam aumentar a eficiência desta modalidade de educação. Mas, ferramentas tecnologicamente avançadas não são suficientes para isso. A atuação do docente é fundamental para o sucesso de um curso a distância. O problema é que falta preparo a muitos professores que atuam em EAD, para planejar os cursos, estimar recursos e organizar o conteúdo. Além da dificuldade na criação dos cursos, os professores também enfrentam o problema de avaliar os cursos já oferecidos. Esta tese apresenta um modelo para gerência de cursos a distância. O modelo de “Processo de Curso”, nomenclatura proposta neste trabalho, engloba o projeto, criação, execução e avaliação de cursos a distância. O modelo proposto pretende ser uma alternativa de solução para a seguinte questão de pesquisa: Que elementos um modelo, embasado pela Engenharia de Software, precisa conter para representar as atividades envolvidas na gerência de cursos a distância? A definição desse modelo foi fundamentada em duas áreas distintas: A Ciência da Computação e a Informática na Educação, mais especificamente na Engenharia de Software e na Educação a Distância. Como a tese baseia-se na analogia de Processo de Software e Processo de Curso e, por isso, o estudo da área de Tecnologia de Processo de Software foi de fundamental importância. O modelo de Processo de Curso é constituído pelas atividades que compõem um curso a distância (projeto, execução, avaliação e outras), os agentes que realizam essas atividades, produtos gerados e recursos necessários para a realização da atividade. Um dos destaques dessa abordagem é a possibilidade de reutilização de cursos anteriores, utilizando conceitos herdados da Engenharia de Software. A comprovação da viabilidade de implementação do modelo foi realizada através da implementação, no ambiente PROSOFT-APSEE, de um protótipo para gerência de cursos a distância. Para avaliar o modelo e o protótipo, foram selecionados professores especialistas que modelaram cursos no PRO-EAD e responderam a um questionário de avaliação Acredita-se que as contribuições deste trabalho tragam avanços significativos na busca de métodos e ferramentas que venham a auxiliar os professores na criação de cursos a distância com mais qualidade.

Implementação de um protótipo de uma aplicação multimídia sobre a Ilha Rei George, Antártica

Esta dissertação aborda a implementação de um protótipo de aplicação multimídia referente à Ilha Rei George (61º 50’ S, 57º 30’ W e 62º 15’ S, 59º 00' W), Antártica. Nessa ilha o Brasil mantém sua única estação polar, onde realiza parte das pesquisas do Programa Antártico Brasileiro (PROANTAR). O presente trabalho visa reduzir a carência por materiais didáticos em língua portuguesa sobre as regiões polares e aborda aspectos gerais da biota, geografia física (geologia, climatologia e oceanografia) e geografia humana (história de ocupação, turismo, pesquisa e impactos gerados pela presença humana). O público alvo são pessoas com nível de instrução de ensino médio incompleto ou níveis mais avançados. O conteúdo é apresentado de forma a cativar a atenção do usuário, sem exageros estéticos. A fim de obter material para subsidiar o projeto, foram realizados registros por meio de fotografias, gravações em vídeo e entrevistas durante os trabalhos de campo na ilha, realizados no verão de 2004. Além dos registros em campo, são apresentados materiais didáticos tais como textos, ilustrações e animações em 3D. Parte do material gerado está disponível para utilização posterior em outros projetos O ambiente de desenvolvimento utilizado para a aplicação foi o Macromedia Director, para Apple Macintosh. O produto do projeto é um protótipo que pode ser distribuído em mídia removível, CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) ou DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory) e é encontrado como um encarte no final desta dissertação. A informação compilada e reunida na aplicação permite ao público acesso a dados atualizados sobre o ambiente antártico de forma simples, didática e interativa. O trabalho esclarece as relações entre a Antártica e o mundo, principalmente no que faz referência à ilha Rei George, buscando a valorização das regiões polares.

JEduc : reflexão sobre a linguagem java na educação

Neste estudo são discutidos alguns aspectos relacionados à escolha da primeira linguagem de programação em currículos de ciência da computação, com interesse especial em Pascal e Java. A primeira linguagem é amplamente adotada para ensinar programação aos novatos, enquanto a segunda está ganhando popularidade como uma linguagem moderna e abrangente, que pode ser usada em muitas disicplinas ao longo de um curso degraduação em computação como ferramenta para ensinar desde recursos básicos de programação até tópicos mais avançados. Embora vários problemas quanto ao ensino de Java, com a primeira linguagem de programação, possam ser apontadas, consideramosque Java é uma boa escolha, visto que (a) oferece apoio a importantes questões conceituais e tecnológicos e, (b) é possível contornar algumas complexidades da linguagem e da plataforma Java para torná-las mais adequadas à alunos iniciantes. Além disso, considerando a grande popularidade de Pascal nos currículos de cursos de computação, uma eventual adoção de Java conduz à outro problema: a falta de professores aptos a lecionar programação orientada a objetos. Sugerimos que este problema de migração de Pascal para Java seja enfrentado através de smplificação do ambiente de desenvolvimento de programas, uso de um pacote com classes que facilitam a entrada e saída, e o desenvolvimento de um catálogo comparativo de programas implementados em ambas as linguagens. Neste estudo também é apresentado o JEduc, um IDE muito simples com o objetivo de dar suporte ao ensino da linguagem de programação orientada a objetos Java aos novatos. Oferece componentes desenvolvidos em Java que integram edição, compilação e execução de programas Java. Além das funcionalidades comuns a um IDE, JEduc foi desenvolvido para gir como uma ferramente pedagógica: simplifica a maioria das mensagens do compilador e erros da JRE, permite a inserção de esqueletos de comandos, e incorpora pacotes especiais para esconder alguns detalhes sintáticos e semânticos indesejáveis.

Conceitos e tecnologias para educação musical baseada na web

O presente trabalho insere-se no contexto das pesquisas realizadas no Laboratório de Computação & Música do Instituto de Informática da UFRGS. Com ele pretendemos fundamentar e investigar possibilidades em educação musical através da World Wide Web (WWW ou, simplesmente, Web). Para isso, em um primeiro momento, investigamos como desenvolver adequadamente sistemas educativo-musicais para a Web. Queremos aproveitar uma das principais vantagens que a Web oferece para a educação: a de facilitar a disponibilização e o acesso ao conteúdo educativo. Especificamente nesta área do conhecimento - Música -, é rara a pesquisa visando utilizar a Web como suporte. A Internet continua impondo sérias limitações ao emprego de multimídia e ainda mais quando seus dados representam informações sonoras e musicais. Devido a isso, os poucos estudos existentes optam ou por uma simplificação exagerada do sistema ou por soluções proprietárias muito complicadas, que podem reduzir a facilidade de acesso do público-alvo. Assim, no presente trabalho procuramos encontrar um meio-termo: uma solução de compromisso entre a funcionalidade que se espera de tais sistemas, a sua operacionalidade e a simplicidade que a Internet ainda impõe. Para atingir esse objetivo, nos concentramos em promover a interatividade entre o aluno e um ambiente de aprendizado distribuído para o domínio musical. Buscamos fundamentar essa interatividade a partir de: a) conceitos pertinentes a uma interação de boa qualidade para propósitos de ensino/aprendizagem; e b) adoção de tecnologias da Web para música que permitam a implementação adequada desses conceitos. Portanto este trabalho é eminentemente interdisciplinar, envolvendo principalmente estudos das áreas de Interação Humano-Computador, Educação Musical e Multimídia. Após essa fase inicial de fundamentação, investigamos uma solução possível para esse problema na forma de um protótipo de um sistema educativo-musical na Web, tendo em vista os seguintes requisitos: · Ser fácil de programar, mas suficiente para satisfazer os requisitos de sistemas musicais. · Ser acessível, útil e usável pelos seus usuários (notadamente alunos e educadores musicais). Esse protótipo - INTERVALOS, que visa auxiliar o ensino/aprendizagem da teoria de intervalos, arpejos e escalas musicais - é uma ferramenta que pode ser integrada a um ambiente mais completo de educação musical na Web, incluindo as demais tecnologias da Internet necessárias para implementar Ensino a Distancia de música nesse meio. INTERVALOS foi submetido a avaliações de usabilidade e avaliações pedagógicas, por meio das quais pretendemos validar o grau de adequação da fundamentação teórica (conceitos) e tecnológica (tecnologias) para educação musical baseada na Web.

E-Avalia : um agente para avaliação de ensino-aprendizagem em educação a distância

Este trabalho tem por objetivo a construção e a prototipação de um modelo de avaliação de alunos no ensino a distância, utilizando a tecnologia de agentes. Para tal, foram utilizados os conceitos de avaliação formativa descritos por Bloom em [BLO83]. O agente para avaliação desenvolvido neste trabalho foi denominado E-Avalia, no intuito de expressar a avaliação do Ensino-Aprendizagem. O agente E-Avalia permite a criação de uma estrutura de competências e habilidades que compõe um curso. Desta forma, os alunos são avaliados qualitativamente de acordo com as habilidades pré-definidas pelo professor para cada competência do curso. As avaliações são realizadas ao término de cada unidade de ensino, que corresponde a uma competência do curso, essas por sua vez são compostas por questões de vários tipos, cada qual com uma habilidade associada, ou seja, um objetivo específico. O relatório entregue ao aluno como resultado da sua avaliação é descritivo e contém as habilidades atingidas e as habilidades não atingidas acompanhadas das prescrições necessárias para atingi-las. Já os relatórios disponíveis para o professor mostram além dos dados qualitativos e dados quantitativos permitindo que sejam tomadas decisões gerenciais em função dos resultados como um todo. Percebe-se, nos sistemas de ensino a distância existentes, que os modelos de avaliação tem como objetivo principal fornecer dados classificatórios dos alunos, através de avaliações somativas. A avaliação formativa ao contrário da avaliação somativa tem o propósito de fornecer dados qualitativos em relação à aprendizagem dos alunos, constatar se os objetivos estabelecidos foram alcançados pelos alunos e fornecer dados para aperfeiçoar o processo ensino-aprendizagem. O agente E-Avalia foi desenvolvido para ser integrado ao ambiente SEMEAI – SistEma Multiagente de Ensino Aprendizagem na Internet. O processo de integração dos agentes do SEMEAI é de responsabilidade do agente Tutor, que tem como função gerenciar os eventos ocorridos dentro do ambiente e encaminhar as ações aos agentes responsáveis. O agente Seleciona Estratégia, desenvolvido em [PER99] e utilizado no SEMEAI, tem a função de selecionar uma estratégia de ensino baseado no perfil do aluno. A avaliação formativa foi utilizada com o intuito de fornecer resultados que provoquem a mudança da estratégia utilizada no ambiente de ensino, a fim de melhorar o ensino e a aprendizagem dos alunos. Foram realizados dois estudos de caso para validar o agente E-Avalia. O primeiro estudo de caso foi realizado com empregados da instituição Emater através do ambiente TelEduc, no qual foi proposta a avaliação dos objetivos de uma unidade do curso StarOffice. O segundo estudo de caso foi realizado com alunos de ensino médio e técnico do Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas – CEFET-RS, no qual foi proposta a avaliação dos objetivos de uma unidade do curso de Informática Básica. A principal diferença entre os dois estudos de caso é que o primeiro foi realizado totalmente a distância, sem contato com os alunos, e o segundo foi realizado com o 12 auxílio do professor da disciplina em sala de aula. Os resultados dos estudos de caso estão no capítulo cinco deste trabalho.

Didática da educação a distância : interação pedagógica

No momento em que a sociedade acompanha a evolução do sistema educacional e profissional com a educação a distância em ambiente virtual na Web cada vez mais presente em nosso cotidiano com as tecnologias de informação e comunicação chegando às escolas e universidades, exige-se uma mudança pedagógica na educação. Diretores, professores e toda a comunidade envolvida no processo precisam repensar o seu papel de orientadores e estimuladores e os conceitos sobre a sua prática pedagógica. O aluno tem que modificar a sua forma de agir: aprender por si próprio, ser criativo, saber trabalhar em grupo de modo cooperativo e ser capaz de organizar seu próprio trabalho. Esse tipo de abordagem contribuiu para a construção deste estudo, que tem como objetivo realizar uma análise investigativa sobre o conjunto de procedimentos que asseguram o processo de ensino-aprendizagem na prática pedagógica no ambiente de educação a distância (EAD), abordando e contextualizando as possíveis implicações dessa prática. Para tanto, faz-se necessário compreender a metodologia de interação, cooperação/colaboração e autonomia estabelecida entre as pessoas envolvidas no sistema de educação on-line com o intuito de contribuir para uma ação mais efetiva na organização e no planejamento desse sistema de ensino. Sabemos que a separação física entre o professor e o aluno é uma das peculiaridades do ensino a distância, o que provoca uma necessidade de construir novos conceitos para compreender as relações de mediação que se diferenciam dos parâmetros da sala de aula convencionais. Essa é uma preocupação deste trabalho, cuja intenção é identificar as características específicas que estão inseridas na Didática e como elas estão envolvidas no processo de comunicação e interação entre docentes e alunos nesse espaço de formação. Para desenvolver esta pesquisa, adota-se uma abordagem qualitativa, com a utilização de técnicas como questionários estruturados, fórum e relatos gravados das apresentações feitas pelos alunos participantes do workshop de encerramento do curso e no próprio ambiente. A partir da análise dos dados coletados, diante da multiplicidade de meios, materiais e linguagens disponibilizadas pela educação a distância, faz-se necessário discutir sistematicamente os pressupostos didáticos que interligam os indivíduos em rede de comunicação global proporcionada pelo ambiente tecnológico de aprendizagem – alunos/ professores, alunos/alunos e alunos/ambiente. Como professora/multiplicadora do Programa de Informática Educativa, o espaço escolhido para direcionar o olhar investigativo desta pesquisa foi o Curso de Especialização em Informática Educativa, realizado no ambiente e-ProInfo e oferecido pela Universidade Federal do Espírito Santo no período de 2002 a 2003, para formar novos multiplicadores que atuarão nos Núcleos de Tecnologia Educacional da Secretaria Estadual de Educação e professores facilitadores do laboratório de informática das escolas estaduais de vários municípios do Estado do Espírito Santo. Estes estudos apontaram a importância das estratégias didáticas na prática pedagógica em educação a distância em ambiente virtual na Web, aplicadas com o uso dos instrumentos interativos mediando os interlocutores, aproximando os indivíduos que estão fisicamente distantes e envolvidos nesse processo de ensino-aprendizagem. Considerando que o foco deste estudo é a educação a distância, modalidade de ensino desenvolvida pelo Programa de Pós-Graduação em Educação da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, que hoje é uma referência em nível nacional de Educação a Distância, espero estar contribuindo para a inserção deste trabalho no contexto das Universidades e Instituições de Ensino que propõem consolidar esta modalidade de ensino usando como recurso um ambiente virtual de aprendizagem.

Logger : agente de colaboração em um ambiente de aprendizagem utilizando software livre no apoio à educação a distância

O Ensino Colaborativo suportado por Computador, conhecido por CSCL (Computer Supported Collaborative Learning), utiliza-se de uma metodologia de ensino em que os alunos trocam idéias sobre assuntos que foram previamente pesquisados. O professor tem a função de moderador onde incentiva e orienta os alunos no processo de aprendizagem através da criação de cenários para motivação dos mesmos, sugerindo artigos e direcionando-os para os pontos mais importantes de cada assunto. Entretanto, para que se possa buscar uma interação apropriada entre o aluno e o ambiente de aprendizagem, se faz necessária à utilização de ferramentas que propiciem um maior controle sobre o sistema, permitindo assim, a monitoração das tarefas executadas pelo usuário, podendo direcioná-lo de forma correta na busca do aprendizado interativo. Busca-se, através deste trabalho, subsidiar o estudo de Lachi, permitindo a monitoração das ações através de um agente de colaboração, nos horários de aulas prédeterminados e fora destes horários, mantendo informações sobre a freqüência das interações realizadas e permitindo uma melhor orientação pelo responsável das atividades a serem executadas pelos alunos, através da captura das conversações realizadas num ambiente de Educação a Distância que utiliza Software Livre, o qual como resultado final proporcionará a análise das conversações com aplicação de um algoritmo de best search pelo professor, das ações dos participantes, no qual foi proposto por Lachi e agora implementamos parcialmente.

Workflow de autoria de cursos para educação a distância com suporte à cooperação

As exigências sociais atuais levam ao repensar das ações educacionais, evidenciando a Educação a Distância (EAD). Esta modalidade de educação, embasada por concepções pedagógicas consistentes e associada às tecnologias de informática e comunicação, é capaz de alavancar novos modelos rompendo com os já estabelecidos. As tecnologias de workflow se apresentam como uma alternativa à modelagem de cursos para EAD. Um workflow permite organizar e descrever todo o processo que está sendo modelado, a partir de suas atividades. Da mesma forma modelos de construção de cursos para EAD sugerem a separação do processo em etapas compostas por atividades. A autoria destes cursos acontece por meio de equipes multidisciplinares atuando em trabalho cooperativo. A cooperação na equipe de autoria é fundamentada pelos requerimentos de apoio à sua efetividade, de acordo com os comportamentos e funcionalidades cooperativas. No trabalho de Sizilio é sugerida a utilização de um workflow para guiar as atividades de autoria de um curso para EAD. Note-se que o workflow de autoria proposto por Sizilio considera apenas um autor para a construção do curso, não contemplando a autoria feita por uma equipe de autores desempenhando um trabalho cooperativo. O objetivo desta dissertação é especificar um workflow de autoria de cursos para EAD com suporte à cooperação, a partir do workflow de Sizilio. Este workflow constitui um modelo formal de construção cooperativa de cursos nesta modalidade educacional. O trabalho apresenta, além da proposta do workflow de autoria de cursos para EAD com suporte à cooperação, fundamentos e particularidades da EAD sob a ótica da autoria de cursos. Analisa, ainda, a cooperação vislumbrando as equipes de autoria em trabalho cooperativo e a tecnologia de modelagem de workflow aplicada a cursos de EAD. A análise de viabilidade do workflow proposto e do suporte oferecido ao desenvolvimento cooperativo de um curso foi feita através de estudo de caso real, sendo apresentados os comentários do grupo envolvido na autoria do curso.

Interação mediada por computador : a comunicação e a educação a distância segundo uma perspectiva sistêmico-relacional

A partir de uma revisão crítica dos estudos sobre comunicação mediada, focada principalmente nas teorias que buscam definir o difuso conceito de “interatividade”, sugere-se que tal termo seja evitado, por sua imprecisão e viés tecnicista. Para o estudo da interação mediada por computador, defende-se uma abordagem sistêmico-relacional, em seus desdobramentos para o estudo da comunicação interpessoal e da biologia do conhecimento. Tal referencial fundamenta, inicialmente, a crítica aos modelos teóricos que buscam equiparar máquinas e seres vivos. A partir disso, uma tipologia para o estudo da interação mediada por computador é proposta. Os dois tipos sugeridos de interação (aqui definida como “ação entre”) – interação mútua e interação reativa – são amplamente discutidos e diferenciados. Enquanto a interação mútua caracteriza-se por ações interdependentes e pelo desenvolvimento ativo de um relacionamento que tem impacto recursivo em seus interagentes, a interação reativa é marcada por um automatismo estímulo-resposta. Finalmente, ao valorizar o diálogo cooperativo na rede e o estabelecimento de uma educação problematizadora, esta tese propõe um roteiro de avaliação de ambientes de educação a distância, quanto às interações estabelecidas.