Hyper-Automaton: avaliação interativa de alunos em cursos na WEB baseado em autômatos finitos

O objetivo desta dissertação é a elaboração de uma técnica da aplicação do formalismo de Autômatos Finitos com Saída (Máquina de Mealy e Máquina de Moore) como um modelo estrutural para a organização de hiperdocumentos instrucionais, em destacar especial, Avaliação e Exercício. Esse objetivo é motivado pela organização e agilização do processo de avaliação proporcionado ao professor e ao aluno. Existem diferentes técnicas de ensino utilizadas na Internet, algumas dessas continuam sendo projetadas com o uso de metodologias tradicionais de desenvolvimento, outras têm a capacidade de modelar de forma integrada e consistente alguns aspectos necessários para uma aplicação WEB. Para alcançar o objetivo proposto, foram realizadas pesquisas nas várias áreas abrangidas pelo tema em evidência, tanto relativo ao processo tradicional (aplicação de prova utilizando metodologia tradicional), como o desenvolvimento de software mediado por computador e uso da Internet em si. A modelagem de desenvolvimento para Internet deve integrar características de técnicas de projeto de sistemas de hipermídia devido à natureza hipertextual da Internet. O uso de hiperdocumento como autômatos com saída está na forma básica de representação de hipertexto, em que cada fragmento de informação é associado a um nodo ou a um link (estado/transições) do grafo. Sendo assim, os arcos direcionados representam relacionamentos entre os nodos ou links, ou seja, uma passagem do nodo origem para o nodo destino. As n-uplas dos autômatos apresentam uma correspondência as estruturas de hiperdocumentos na WEB, seu estado/transição inicial corresponde a sua primeira página e suas transições definidas na função programa, funcionam como ligações lógicas, quando selecionadas durante a navegação do hipertexto. Entretanto, faz-se necessário um levantamento dos modelos de hipertextos e das ferramentas de implementação disponíveis para a Internet, a fim de que seja capaz de suportar as peculiaridades do ambiente. Tudo isso deve ser integrado preferencialmente em um paradigma de desenvolvimento amplamente aceito, para que os projetistas não tenham muitas dificuldades em assimilar os conceitos propostos. A proposta apresentada nesta dissertação, batizada de Hyper-Automaton (hipertexto e autômato), consiste na integração de um Curso na WEB, utilizando formalismo de Autômatos Finitos com Saída para a modelagem dos conceitos necessários e definição das fases adequadas para completar a especificação de Sistema Exercício e Avaliação, bem como a especificação da Geração Automática dos Exercícios e Avaliações baseadas em autômatos para a WEB. Os modelos criados abrangem conceitos de Máquina de Mealy, Máquina de Moore e Aplicações de Hiperdocumentos e Ferramentas de Programação para Internet, os mesmos já testados em caso real. Os parâmetros apurados, nos testes, serviram a uma seqüência de etapas importantes para modelar e complementar a especificação do sistema projetado. Com os parâmetros e etapas de modelagem, a metodologia Hyper-Automaton consegue integrar, de forma consistente, as vantagens de várias técnicas específicas de modelagem de documentos e sistemas de hipermídia. Essas vantagens, aliadas ao suporte às ferramentas de desenvolvimento para Internet, garantem que a metodologia fique adequada para a modelagem de Sistemas com aplicação de métodos de autômatos para exercícios e avaliação na WEB.

Organização e armazenamento de conteúdo instrucional no ambiente AdaptWeb utilizando XML

O uso da Internet como ferramenta de ensino tem se tornado cada vez mais freqüente. A recente popularização da Internet vem permitindo o desenvolvimento de ambientes de ensino-aprendizagem baseados na Web. Os principais recursos explorados para fins educacionais são hipertexto e hipermídia, que proporcionam uma grande gama de elementos para o instrutor que pretende utilizar a WWW. Este trabalho está inserido no desenvolvimento do ambiente AdaptWeb (Ambiente de Ensino e Aprendizagem Adaptativo para a Web), que visa o desenvolvimento de um ambiente de educação a distância. A arquitetura do ambiente é composta por quatro módulos entre eles o módulo de Armazenamento de dados que armazena todos os dados provenientes da fase de Autoria utilizando XML (Extensible Markup Language). Na etapa de Autoria é feita a inserção de todos os dados relativos a disciplina que deseja disponibilizar, estes dados serão armazenados temporariamente em uma representação matricial em memória. A entrada de dados do módulo de Armazenamento de Dados é esta representação matricial que serve então como base para a geração dos arquivos XML, que são utilizados nas demais etapas do ambiente. Para a validação dos arquivos XML foram desenvolvidas DTD (Document Type Definition) e também foi implementado um analisador de documentos XML, utilizando a API (Application Programming Interface) DOM (Document Object Model), para efetuar a validação sintática destes documentos. Para conversão da representação matricial em memória foi especificado e implementado um algoritmo que funciona em conformidade com as DTD especificadas e com a sintaxe da linguagem XML.

Uma experiência didática de inserção do microcomputador como instrumento de medida no laboratório de física do ensino médio

Neste trabalho elaboramos cinco atividades experimentais que envolvem o uso do microcomputador como instrumento de medida no laboratório didático de Física. As atividades são do tipo aberto, de modo que os alunos tenham a oportunidade de explorar, testar e discutir soluções para todo o processo de medida, desde o uso de sensores nos sistemas de detecção, à conversão analógica/digital, passando pelos softwares. Somente depois de medidas manuais, o aluno passa à aquisição automática. Há guias impressos para alunos, com questões, desafios e sugestões de tarefas a serem executadas, e um texto de apoio para professores, contendo embasamento teórico e técnico indispensáveis para a compreensão do processo de aquisição automática. Os tópicos tratados são: sensores, medidas de tempo, e ondas mecânicas transversais (em cordas) e longitudinais (sonoras). O embasamento teórico para o desenvolvimento da proposta está apoiado na teoria sócio-interacionista de Vigotsky, na qual o desenvolvimento cognitivo não pode ser entendido sem referência ao contexto social, seus signos e instrumentos. Todas atividades foram testadas em condições de sala de aula em turmas de ensino médio e tecnológico da Unidade de Ensino do CEFET/RS, em 2003, e no curso de extensão Física para o Ensino Médio II, do Instituto de Física da UFRGS, em 2004. O produto educacional deste trabalho consiste em um texto de apoio para professores do ensino médio sobre o uso do microcomputador como um instrumento de medida, guias para alunos das cinco atividades experimentais envolvendo aquisição automática de dados e um hipertexto, disponível na web, baseado em animações do tipo Java Applet (Physlet).

Uso de animações visando a aprendizagem significativa de física térmica no ensino médio

Neste projeto utilizamos tecnologias educacionais – vídeos, animações e simulações interativas de eventos físicos - como atividades complementares às aulas expositivas e demonstrativas, visando a aprendizagem significativa de Física Térmica no ensino médio. As tecnologias foram utilizadas na sala de informática, onde era possível a interação do aluno com a simulação. Para tanto, produzimos um hipertexto sobre os conteúdos de Física Térmica abordados, incluindo muitas figuras, animações e vídeos. Este trabalho teve como referencial teórico a teoria de aprendizagem significativa de David Ausubel, cuja principal característica é levar em conta o conhecimento prévio do aprendiz. Uma experiência didática foi realizada com o material produzido, envolvendo os alunos do segundo ano da Escola Estadual André Leão Puente, sendo que destes, 58 alunos – grupo experimental - foram submetidos às atividades complementares e os demais, 53 alunos – grupo de controle – foram submetidos somente ao método tradicional. Os resultados mostram que houve melhorias estatisticamente significativas no desempenho dos alunos do grupo experimental, quando comparado aos estudantes do grupo de controle. A motivação para aprender, gerada pelas atividades complementares, e constatada por um questionário de avaliação, pode ter sido fundamental para atingir esses resultados. O hipertexto produzido e um teste para avaliação dos conhecimentos de Física Térmica estão incluídos no CD-rom, que integra esta dissertação, e poderá ser utilizado livremente por professores e alunos.

Autoria no ambiente virtual pedagógico

Esta tese parte da hipótese de que a proposta pedagógica do ensino mediado pela ferramenta virtual for-chat, observado no campo desta pesquisa, estimula o aluno a exercer a função de autoria, através da participação interativa que se materializou em forma de hipertexto. A partir deste pressuposto, institui-se como seu objetivo central interrogar a forma que a autoria tomou nas condições anunciadas. É um estudo voltado para as questões da informatização do ensino, à interrogação da validade da adoção das novas tecnologias no ensino (Internet, hipertexto) e sobre a possibilidade de instauração de novas posições de sujeito aluno e professor, a partir da inscrição em novas práticas pedagógicas desenvolvidas com a inserção da telemática educativa. Embasada em teoria discursivo-enunciativa, enfatizando um conceito de sentido que se constitui a partir da heterogeneidade, como reasseguram os principais autores aqui estudados: Michel Pêcheux, Mikhail Bakhtin e Sigmund Freud, analisam-se as marcas de heterogeneidade e as posições subjetivas em enunciados produzidos pelos alunos, no exercício de suas atribuições em uma disciplina de pós-graduação, numa experiência piloto de ensino a distância. Os resultados apontam para: uma tomada mais freqüente da palavra pelo aluno, tendo como causa a necessidade de uso da língua escrita num ambiente pedagógico virtual; a importância da proposta pedagógica; e para a emergência da heterogeneidade discursiva.

Introdução ao uso da informática no ensino de física no ensino médio

Neste trabalho foi proposta e avaliada uma concepção alternativa de ensino de Física para o ensino médio, onde recursos de informática, como: animações, applets, páginas e softwares educacionais, foram incorporados ao contexto de aulas teóricas e de laboratório, no ensino de Cinemática, Dinâmica e Energia. Parte dos recursos de informática foi desenvolvida para este projeto, e parte foi selecionada dentre o material de livre acesso disponível na internet. O objetivo deste trabalho foi proporcionar aos alunos um ensino de Física mais dinâmico, com aplicação do que é estudado em sala de aula, relacionando conceitos com os fenômenos estudados, a partir de análises gráficas, exercícios, experiências virtuais e demais recursos da informática. O referencial teórico para o desenvolvimento do projeto foi o da aprendizagem sob um enfoque cognitivista (Piaget), através de um desenvolvimento progressivo, com a aquisição e análise do conhecimento pelo aluno durante todo processo educacional. O material educacional produzido foi aplicado no Colégio Salesiano Dom Bosco (Escola Particular), em duas etapas: em 2003 de maneira experimental, com duas turmas de primeiro ano do Ensino Médio (101 e 102), a fim de verificar qual metodologia seria a mais adequada, quais as estratégias a serem desenvolvidas e quais as eventuais dificuldades encontradas. Na segunda etapa, em 2004, foi aplicado o material otimizado na turma 103. A avaliação do material foi realizada a partir de um teste aplicado no início e no final do período letivo. O teste teve por objetivo verificar as concepções sobre conceitos de Física trazidos das séries anteriores. Observou-se um aumento significativo no número de acertos no final do ano letivo, o que sugere uma evolução no entendimento dos conceitos estudados em sala de aula. A eficiência do material pôde ser melhor avaliada ao comparar os resultados do teste obtidos para alunos de duas turmas, a que participou do projeto, e outra, da mesma série e Escola, que não participou do projeto. Para esta outra turma, o índice de acertos praticamente não se alterou em comparação com o teste realizado no início do ano, indicando que o método tradicional foi pouco eficiente em provocar mudanças nas concepções alternativas dos estudantes. Para a turma que participou do projeto, houve mudanças significativas. O produto educacional produzido inclui um CD, contendo o hipertexto desenvolvido sobre: Cinemática, Dinâmica e Energia, com textos, ambiente educacional, vídeos, exercícios e artigos.