Uso de Lógica Fuzzy no Auxílio ao Acompanhamento Automático de Alunos utilizando um Ambiente de Aprendizagem

Transcrição

1 Uso de Lógica Fuzzy no Auxílio ao Acompanhamento Automático de Alunos utilizando um Ambiente de Aprendizagem Práticas de ensino de algoritmos Péricles Miranda

2 Resumo Os professores enfrentam diversos desafios a fim de alcançar um ensino efetivo; Perceber as dificuldades individuais dos alunos para que ações apropriadas sejam realizadas; Este artigo apresenta uma ferramenta computacional para o acompanhamento individual de alunos;

3 Resumo O sistema monitora o comportamento do aluno em relação a Unidades de Aprendizagem (um exercício); Realiza ações conforme o estado atual oferecendo um vídeo de ajuda acionando o professor

4 Introdução A aprendizagem é uma atividade complexa para os seres humanos; Cada indivíduo tem a sua maneira própria de aprender; O ideal seria que cada aluno fosse acompanhado individualmente Dificuldades específicas fossem notadas Ações apropriadas fossem tomadas

5 Introdução Prover atenção e ações específicas para cada aluno é uma atividade desafiadora, pois, na maioria das vezes, a quantidade de alunos na sala de aula é grande e cada um está em uma fase do processo de aprendizagem

6 Introdução Prover atenção e ações específicas para cada aluno é uma atividade desafiadora, pois, na maioria das vezes, a quantidade de alunos na sala de aula é grande e cada um está em uma fase do processo de aprendizagem

7 Motivação Torna-se estimulante a busca por ferramentas computacionais que apoiem o processo de acompanhamento e de ações dos professores Facilitar a execução das tarefas Fornecer meios para difusão de informações coletivas e individuais Disponibilizar ambientes para produção coletiva e individual Ambientes adaptáveis a cada aluno, conforme o estágio de aprendizagem do indivíduo

8 Trabalhos relacionados Diversos trabalhos: percepção que as interações que os alunos realizam durante a execução das tarefas podem ser utilizadas para que o curso seja aprimorado, para isto, todos aplicam técnicas para analisar o histórico das interações com as atividades para prover um feedback para os professores.

9 Diferencial deste trabalho Utilizar o estado momentâneo de aprendizagem como feedback instantâneo para o professor, ou seja, possibilita que o professor intervenha no processo de ensino/aprendizagem durante a sua execução, em tempo real.

10 O que será apresentado neste trabalho? Sistema de monitoramento desenvolvido, utilizando Lógica Fuzzy. As entradas para o sistema baseiam-se em dados qualitativos sobre os alunos tempo sem o aluno interagir com a ferramenta é alto e assim tomar uma ação sobre o processo de aprendizado.

11 Descrição do sistema O foco desta ferramenta é o oferecimento de soluções que permitam o acompanhamento individual dos alunos, a fim de estimular situações de aprendizagem capazes de proporcionar uma melhor assistência educacional aos alunos, independentemente da distância física.

12 Descrição do sistema Sistema é fundamentado nas Unidades de Aprendizagem, que são unidades de trabalho digitais (por exemplo, um exercício). As unidades possuem propriedades que determinam a situação do aluno no curso.

13 Descrição do sistema Cada Unidade de Aprendizagem é composta por atributos nome link para o próximo (exercício com maior grau de dificuldade) link para o anterior (exercício com menor grau de dificuldade) objetos multimídia (áudio, vídeo e texto) alertas enviados para o professor

14 Descrição do sistema

15 Descrição do sistema O professor cria as Unidades de Aprendizagem e as distribui entre os alunos. O ambiente monitora as ações realizadas nas Unidades individuais. O sistema relata ao professor o estado atual e disponibiliza ações individuais a cada aluno conforme o estado de sua Unidade.

16 Descrição do sistema Situações que geram ações: Gera um alerta ao professor, caso o aluno fique por um determinado período de tempo sem interagir com a Unidade de Aprendizagem. Oferece algum tipo de ajuda ao aluno (por exemplo, um vídeo ou texto explicativo) quando o aluno fica um período de tempo sem interagir com o ambiente. Gera um alerta ao professor caso o aluno esteja solicitando ajuda e já acessou todos os outros tipos de ajuda (texto, vídeo, áudio).

17 Como o sistema reage? Um dos desafios desta ferramenta é receber como entrada o estado da Unidade de Aprendizagem e acionar a ação apropriada. Os parâmetros de comportamento de cada Unidade são configurados pelo próprio professor, por exemplo, se o aluno ficar mais de 3 minutos sem interagir com o objeto, o sistema deve sugerir um determinado vídeo. Estas entradas devem passar pelo módulo Fuzzy para que seja tomada a ação automaticamente.

18 Modelagem Fuzzy Tomada de decisão sobre as ações utiliza Lógica Fuzzy como meio de avaliação do desempenho do estudante. Foram escolhidas variáveis para mapear o nível de necessidade do aluno.

19 Modelagem Fuzzy As variáveis Fuzzy escolhidas e seu significado são apresentados a seguir: Variáveis de entrada Tempo sem interagir: significa quanto tempo o aluno ficou sem interagir com uma instância da Unidade de Aprendizagem. Quantidade de caracteres inseridos: porcentagem de caracteres que o usuário digitou em função de um número médio de caracteres por exercício, definido pelo professor. Pedidos de ajuda: significa a quantidade de pedidos já realizada pelo aluno. Dificuldade do exercício proposto: nível do exercício que o professor propõe.

20 Modelagem Fuzzy As variáveis Fuzzy escolhidas e seu significado são apresentados a seguir: Variáveis de saída Nível de ajuda: o nível de ajuda significa qual dos instrumentos de aprendizagem será utilizado.

21 Modelagem Fuzzy Os valores das entradas são atribuídos a função trapezoidal e uma saída é gerada:

22 Modelagem Fuzzy

23 Modelagem Fuzzy

24 Modelagem Fuzzy

25 Experimento e Resultados Foram selecionados 10 aluno para o experimento. O objetivo era avaliar se o sistema estava de fato ajudando os alunos no processo de aprendizagem.

26 Experimento e Resultados

27 Experimento e Resultados

28 Conclusão O nível de dificuldade encontrado em cada exercício é diferente para cada um dos alunos. A tarefa em descobrir as dificuldades dos alunos não é trivial. Na maioria das vezes, o educador não consegue mensurar o nível de dificuldade que cada aluno possa ter. O sistema proposto pode vir a auxiliar esta tarefa.

29 Trabalhos futuros? O que vocês enxergam que poderia mudar no trabalho?