Evolu

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Evolução dos ambientes para aprendizagem

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Introdução

• Nosso objetivo não é de fazer um levantamento das
  utilizações da tecnologia na educação e suas
  evoluções (TV, vídeo, ...).
• Queremos centrar nosso interesso sobre o uso do
  computador, incluindo o computador usado como um
  sistema multimídia (vídeo, som, ...).

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Introdução

• Fatores na origem da evolução do uso do
  computador na educação são múltiplos. Entre eles
• Tecnologia (mainframe-microcomputador, interface
  gráfica, realidade virtual, hipertexto),
• Modelos de aprendizagem (behaviorismo,
  construtivismo, ...).
• Sem minimizar a importância dos fatores
  tecnológicos, observaremos às diversas soluções e
  evoluções do ponto de vista dos modelos
  educativos subjacentes a essas soluções.

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BehaviorismoEnsino programado

• No anos 20, primeira maquina de Sidney Pressey, a
  Drum Tutor. Pressey era influenciado por
  Thorndike.
• Instructional machine para automatizar e
  individualizar o processo de ensino.
• O princípio uma tela com uma pergunta e quatro
  respostas possíveis acessíveis com botões para
  responder. A tela seguinte aparece quando a
  resposta é correta.

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Ensino programado

• No inicio dos anos 50, B. F. Skinner procura
  aplicar noção de behaviorismo à produção de
  sistemas de ensino automatizados.

• A idéia é criar um sistema de instrução que
  adapta-se à progressão do aluno. O modelo é o
  preceptora, a lição particular teaching machine.
• As idéias de Skinner iniciaram o movimento de
  instrução programada no E.U. Muitos instrutores
  seguiram (ainda seguem) essas idéias.

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Ensino programado

• Skinner propôs princípios
• Estruturação do conteúdo princípio dos pequenos
  passos.
• Adaptação o ritmo da maquina é o ritmo do aluno.
• Estimulação favorecer a atividade do aluno com
  perguntas.
• Resposta imediata do sistema.

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Ensino programado

• Norman Crowder (1959) propôs uma evolução desses
  princípios usar os erros do aluno para controlar
  o curso.
• Nesse modelo, o sujeito a cada questão, tem
  várias respostas possíveis e o programa escolhe a
  próxima pergunta em função da resposta do sujeito.

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Ensino programado

• Dois tipos de sistema
• linear Skinner ou Pressey
• conexão Crowder
• Evolução de Gordon Pask
• Em vez de usar respostas para guiar a
  aprendizagem, ele usa a performance global do
  aluno.
• Programas generativos produção de exercícios e
  respostas adaptadas com o desempenho do aluno.

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IBM's Teaching Machines Project (1959)

• A IBM Inquiry Station typewriter dos alunos
  ligados a um computador central.
• O sistema apresenta um problema no typewriter e
  o estudante digita a resposta, avaliada pelo
  computador.
• Foi experimentado para ensinar a matemática
  binária.

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Treinamento

• 1950 Whirlwind, um computador destinado a ser
  simulador de vôo para treinamento de pilotos de
  caça.
• Ocupava 3 andares !

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Instrucionismo

• Uma direção de produção de ambientes educativos
  consistiu na criação de sistemas tentando
  reproduzir a pedagogia do professor.
• O modelo do professor considerado é o modelo
  acadêmico. Os princípios de Gagné são um dos
  resultados dessa sistematização.

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InstrucionismoPrincípios de Gagné

• Estimulação para aumentar atenção
• -gt garantir a recepção de estimula
• Informar o sujeito sobre os objetivos de
  aprendizagem
• -gt para estabelecer as expectativas
• Relembrar os conteúdos conhecidos
• -gt usar a memória longo prazo
• Apresentação clara e distinta -gt garantir a
  percepção seletiva
• Guiar a aprendizagem -gt usar semântica apropriada
• Estimar as performances -gt incluindo a produção
  de respostas
• Produzir feedback -gt sobre o desempenho
• Acessar as performances -gt incluindo feedback
  adicionais
• Organizar várias praticas
• -gt para favorecer o uso futuro e as
  transferências

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Coursewares

• Em geral, o computador segue o modelo clássico
  apresentação do conteúdo, perguntas, analise,
  continuação ou outro conteúdo.
• Os coursewares funcionam como aulas
  automatizadas construídas sobre um modelo.
• Vários linguagens de autoria de softwares
  educativos foram desenvolvidos coursewriter,
  tutor, pilot, ....

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Inquiry Station

• Depois do Inquiry Station, IBM desenvolveu um
  programa COURSEWRITER para IBM 1500, linguagem
  alta nível para desenvolver os cursos.
• Esse sistema completamente dedicado à educação
  era o primeiro sistema multimídia equipado de
  tela, headfone, microfone, fita cassete, projetor
  de slide.

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Plato

• 1960 Inicio do projeto PLATO (Programmed Logic
  for Automatic Teaching Operation), associado com
  uma linguagem de autoria (TUTOR) para escrever
  bancos de exercícios, tutores, simulações
  educativos.

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TICCIT

• 1971 TICCIT Time-shared Interactive Computer
  Controlled Information
• Combinação entre computador e vídeo. A tela do
  computador era usada como monitor e televisor
  para vídeo. As vídeos são controladas pelo
  computador.

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Limites

• A dificuldade é determinar as estratégias
• para simplificar, o numero de possibilidades é
  reduzido perde a característica individual.
• previr todas possibilidades precisa de um sistema
  complexo a preparar e administrar.
• Sistema sem flexibilidade

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Contribuições

• Para automatizar a produção de conteúdo e sistema
  de perguntas/respostas sobre esses conteúdos, é,
  em geral, necessário de construir uma tipologia
  fina de questões e problemas para o aluno.
• É, globalmente, a necessidade de ter uma
  sistematização do ensino que favoreceu reflexões
  e pesquisas sobre a educação.
• Mostrou as limites de abordar a aprendizagem
  somente em termo de estimulação/modificação de
  comportamento.

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Fatores de mudança

• Necessidade de criar sistemas
• que são capaz de adaptar-se mais ao aluno,
• favorecendo as atividades do aluno.
• Para administrar essas atividades, necessidade de
  saber mais
• sobre os processos de aprendizagem (teorias da
  aprendizagem),
• sobre o aluno os processos de compreensão e
  resolução, a origem dos erros (conhecimentos).

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Inteligência artificial

• As técnicas de inteligência artificial devem
  permitir o desenvolvimento de sistemas menos
  rígidos (não tem mais a necessidade de respostas
  pre-gravadas).
• A unidade não é mais as associações
  perguntas/respostas mas conhecimentos.

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Tutores inteligentes

• O desenvolvimento dos tutores quebra com os
  modelos de aprendizagem precedentes, mas
  prolongam os trabalho sobre o ensino programado.
• O objetivo inicial é conseguir uma capacidade de
  adaptação melhor à progressão do aluno.

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Tutores inteligentes

• Desde 70, Laurent Siklóssy propôs o princípio
  seguinte os tutores devem conhecer o conteúdo
  que eles ensinam.
• O computador deve saber resolver os problemas
  para explicar como ele os resolve.

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Tutores inteligentes

• SCHOLAR (Carbonell, 1970)
• Ajudar o aluno a descobrir conhecimentos através
  de perguntas/respostas.
• Princípio de iniciativa mista aluno e computador
  podem perguntar e responder sucessivamente.
• Representações dos conhecimentos em rede
  semântico, mecanismos de exploração e regras de
  inferência.

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Tutores inteligentes

• SOPHIE (1973)
• SOPHisticated Instrucional Environment,
  laboratório para a determinação de defeitos em
  circuitos eletrônicos.
• Um defeito introduzido em um circuito, o aluno
  deve a partir de medidas e perguntas ao sistema
  determina o elemento defeituoso.
• A liberdade do aluno é total!

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Tutores inteligentes

• WEST (1976)
• How the West Was Won, jogo inspirado da conquista
  do oeste.
• O sistema não guia explicitamente a atividade do
  aluno, ele dá sugestões e criticas sobre a
  atividade do aluno computer coach.

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Tutores inteligentes

• WHY (Stevens, 1977)
• Sistema para estudo das causas da chuva.
• Desenvolvido com princípios formulados a partir
  do estudo de diálogos do SCHOLAR.
• Baseado sobre o diálogo socrático guiar o aluno
  a partir de perguntas a extrair princípios gerais
  a partir de observações, validar hipóteses,
  encontrar contradições, etc.
• Debogagem dos conhecimentos do aluno.

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ConstructivismoModelo do aluno

• Numa perspectiva construtivista, dando cada vez
  mais iniciativa ao aluno e possibilidade para ele
  de usar, testar e adaptar seus conhecimentos, é
  necessário conseguir acompanhar o aluno nas suas
  direções de exploração e resolução.
• Paralelamente ao modelo do conhecimento do
  sistema especialista, deve ser definido um modelo
  do aluno.

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Tutores inteligentes

• Resolver e explicar
• Excheck (Suppes) sistema sobre a lógica, teorias
  dos conjuntos e da prova.
• GUIDON (clancey, 1983) baseado sobre MYCIN
  (sistema especialista de diagnóstico de doenças
  infecciosas), tenta transmitir as competências do
  especialista ao aluno.
• Capaz de resolver, eles não são capazes de
  explicar.

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Tutores inteligentes

• Necessidade de ter representações com vários
  ponto de vista do sistema de compreensão e
  resolução do aluno.
• Necessidade de favorecer a expressão dos
  conhecimentos do aluno para poder adaptar
  perguntas e respostas em função desses
  conhecimentos.

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Tutores inteligentes

• Foram abordados dois tipos de modelo do aluno
• modelo de conhecimentos parciais, implementado no
  WEST.
• modelo de conhecimentos errados, implementado em
  BUGGY (Wenger, 1987), debogagem de erros de
  alunos aprendendo a subtração.

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Dificuldades

• A mobilização dos conhecimentos do aluno aparece
  como uma tarefa, impossível para certos (cognição
  situada), muito difícil para os outros.
• A expressividade do aluno é limitada pelas
  interfaces e limite as possibilidades de
  diagnóstico.
• Os modelos do aluno são próximo de mais de modelo
  de conhecimento, quando deveria integrar
  elementos sobre as estratégias de resolução do
  aluno.

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Tutores inteligentes
Experto do domínio
Modulo pedagógico
Interface
Modelo do aluno
Estudante
(Bruillard)
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Micromundos

• A partir do inicio dos anos 70, a concepção do
  computador como super-professor foi trocada por
  uma concepção do computador como meio de
  expressão e experimentação para o aluno.

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LOGO

• Papert associa uma tartaruga ao computador com o
  objetivo de ensinar aos alunos conceitos de
  geometria a partir da programação dos
  deslocamentos da tartaruga sobre o computador.
• A programação conduz os alunos a explicitar e
  organizar os conhecimentos e favorece o
  desenvolvimento cognitivo.

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Micromundos
Mundo real
Mundo formal
Modelização
Exemplarização
Representação externa
Representação interna
Interface
(Bruillard)
Modelo mental
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Cabri, GSP, ...

• As interfaces gráficas introduzem novos modos de
  manipulação de objetos formais a partir das
  representações.
• A partir de 1986, vários ambientes ilustram a
  importância das interfaces para favorecer a
  expressão dos conhecimentos dos alunos.

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Micromundo e interface

• Hoje, o micromundo não é mais vista como um
  ambiente de expressão e exploração de concepções
  em função das características de uma linguagem de
  programação. Ele é um ambiente que favorece a
  interação do sujeito com conhecimento através de
  várias interfaces.

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Micromundo e interface

• As pesquisas sobre os micromundos são fortemente
  interligadas com as pesquisas sobre interfaces.
• Importância das reflexões sobre a contribuição
  das novas interfaces para a educação realidade
  virtual, lápis, táctil, mouse com efeito
  retroativo.

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Hipertexto, internet

• 1970 Primeira aplicação de um sistema hipertexto
  para o ensino da poesia inglesa por Van Dam.
• Numa utilização inicial, o hipertexto é parecido
  com a forma de organização do conteúdo dos
  coursewares.

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Três gerações

• Hipertexto como assistência, complemento das
  capacidades humanas
• Hipertexto como meio de organização da informação
• Hipertexto integrando relações semânticas entre
  as informações

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Hipertexto

• Em muitas aplicações, o hipertexto aparece como
  uma forma de organizar e apresentar informações
  disponibiliza de informações a distância.
• Versões mais recente tentam integrar várias
  contribuições do computador e da rede na criação
  de sistema hipertexto (chat, agentes
  inteligentes, applet, etc).