Universidade de Santa Cruz do Sul Departamento de Informática

Transcrição

1 Universidade de Santa Cruz do Sul Departamento de Informática I Seminário dos Grupos de Pesquisa da UNISC Ficha de Inscrição do Grupo de Pesquisa Sistemas Computacionais de Apoio à Educação Santa Cruz do Sul, 03 de julho de 2007.

2 1. Nome do Grupo Sistemas Computacionais de Apoio à Educação 2. Área Ciências Exatas e da Terra - Computação 3. Nome dos Líderes Jacques Nelson Corleta Schreiber (jacques@unisc.br) Rejane Frozza (frozza@unisc.br) 4. Integrantes Alessandra Dahmer (Departamento de Informática) Alessandra Ghinato Mainieri (Departamento de Psicologia) Andréa Aparecida Konzen da Silva (Departamento de Informática) Jacques Nelson Corleta Schreiber (Departamento de Informática) Kurt Werner Molz (Departamento de Informática) Márcia Elena Jochims Kniphoff da Cruz (Departamento de Informática) Beatriz Lux (Departamento de Informática) Daniela Duarte da Silva Bagatini (Departamento de Informática) Emigdio Henrique Campos Engelmann (Departamento de Informática) Rejane Frozza (Departamento de Informática) Werner Haetinger (Departamento de Informática) 5. Linhas de Pesquisa que o grupo desenvolve As linhas de pesquisa cadastradas no CNPq, envolvendo os integrantes do projeto, são: (a) "Robótica Aplicada à Educação": Emigdio, Márcia e Werner. (b) "Avaliação da Qualidade de Cursos em Educação a Distância": Alessandra e Beatriz. (c) "Sistemas de Inteligência Artificial no apoio ao processo de ensino-aprendizagem": Alessandra Maineiri, Andréa, Daniela, Jacques, Kurt e Rejane. Além destas linhas, há projetos nas linhas de: (a) "Aplicações Multimídia": Emigdio. (b) "Jogos Computacionais": Beatriz, Werner.

3 A seguir apresenta-se uma breve descrição de cada linha de pesquisa: (a) Robótica Aplicada à Educação: Esta linha destina-se à pesquisa referente ao desenvolvimento de protótipos funcionais de robôs aplicados ao ensino. Objetiva: estudar a inserção da robótica no ensino de graduação; construir robôs de baixo custo a partir de materiais reciclados; pesquisar e construir circuitos eletrônicos para realizar o controle de robôs; desenvolver pesquisas nas áreas de visão computacional, fusão multi-sensorial, inteligência artificial, tolerância a falhas e programação em tempo-real, aplicados à robótica. (b) Avaliação da Qualidade de Cursos em Educação a Distância: Muitos cursos a distância via Internet têm sido oferecidos nos últimos anos, mas grande parte têm se tornado experiências mal sucedidas, geralmente pela falta de um sistema confiável de avaliação. Assim, esta linha de pesquisa estuda formas de avaliar cursos a distância e apresentar uma proposta de um processo de avaliação destes cursos. O objetivo de avaliar os cursos é utilizar as experiências prévias para novas edições dos cursos e auxiliar o professor na criação de cursos a distância mais eficazes. (c) Sistemas de Inteligência Artificial no apoio ao processo de ensino-aprendizagem: Esta linha destina-se à pesquisa e ao desenvolvimento de sistemas de ensino-aprendizagem que utilizem técnicas de Inteligência Artificial. O objetivo principal é estudar e analisar estilos cognitivos relacionados ao processo de raciocínio humano e automatizá-los para um sistema tutor inteligente, com o auxílio de agentes pedagógicos. O sistema tutor inteligente se adaptará ao estilo cognitivo do aluno para a apresentação do material instrucional. (d) Aplicações Multimídia: Esta linha de pesquisa tem o objetivo de desenvolver softwares, utilizando uma linguagem visual e lúdica, em domínios específicos de diversas áreas. O ponto central de aplicações multimídias é a elaboração e o uso de mídias diversificadas (sons, imagens, texto, links, fotos, animações, entre outras) que proporcionam aos usuários uma agradável navegação no software. (e) Jogos Computacionais: Esta linha de pesquisa destina-se ao desenvolvimento de jogos computacionais na educação, que vem despertando o interesse de vários pesquisadores, no Brasil e no exterior. A possibilidade de desenvolver ambientes virtuais de jogos, integrando várias mídias (animação, vídeo, áudio, texto), facilita o aprendizado porque a memória humana processa melhor as informações se forem apresentadas em dois modos diferentes, visual e auditivo. 6. Relação dos projetos de pesquisa desenvolvidos pelo grupo nos últimos 3 anos Os projetos de pesquisa em andamento são: (a) O Uso de Estilos Cognitivos e de Agentes Pedagógicos no Processo de Ensino- Aprendizagem em Sistemas Tutores Inteligentes Coordenadora (a partir de 2007): Rejane Frozza (12h) Integrantes: Kurt Werner Molz (8h) Andréa Aparecida Konzen da Silva (voluntária) Jacques Nelson Corleta Schreiber (voluntário) Alessandra Ghinato Mainieri (voluntária) Departamento de Psicologia Bolsistas: Jorge Tautz (Bolsista PUIC) Ricardo Pedó (Bolsista voluntário)

4 (b) Uma Breve Síntese da História de Santa Cruz do Sul Coordenador: Emigdio Henrique Campos Engelmann (6h) Integrante: Roberto Radünz (6h) Departamento de História Bolsista PUIC: Marcus Vinícius Cortes da Rosa (c) Implementação de Jogo Computacional como ferramenta de apoio ao ensino de Algoritmos Coordenadora: Beatriz Lux (12h) Integrantes: Werner Haetinger (8h) Alessandra Dahmer (voluntária) Márcia Elena Jochims Kniphoff da Cruz (voluntária) Jacques Nelson Corleta Schreiber (voluntário) João Carlos Furtado (voluntário) Rejane Frozza (voluntária) Rolf Fredi Molz (voluntário) Bolsista PUIC: Rafael Silva Carvalho (d) Avaliação e Reutilização de Cursos em Educação a Distância Coordenadora: Alessandra Dahmer (12h) Bolsista PUIC: Jonas Dresch Os projetos de extensão em andamento são: (a) Robótica Educativa Coordenadora: Márcia Elena Jochims Kniphoff da Cruz Integrante: Emigdio Henrique Campos Engelmann (6h) Bolsistas PROBEX: Eliana Inês Schuck Neemias Goulart Querotti 7. Relação das publicações nos últimos 3 anos (em relação ao trabalho do grupo) Artigos e Resumos Publicados: FROZZA, R., KONZEN, Andréa, MAINIERI, Alessandra, SCHREIBER, Jacques, MOLZ, Kurt, TAUTZ, Jorge Luis, PEDO, R., Dresch. Agentes Tutor e Companheiro em um Ambiente Educacional baseado em Estilos Cognitivos In: WESSAC - Workshop Escola de Sistemas de Agentes para Ambientes Colaborativos, Pelotas: UCpel - Universidade de Pelotas, DAHMER, A.; VICCARI, Rosa Maria ; NUNES, Daltro José. Processo de Curso: Uma Abordagem para EaD baseada na Tecnologia de Processo de Software. In: Simpósio Brasileiro de Informática na Educação (XVII SBIE), 2006, Brasília - DF. Anais do XVII SBIE, 2006.

5 TAUTZ, Jorge Luis, KONZEN, Andréa Aparecida, MOLZ, Kurt Werner, FROZZA, R., SCHREIBER, Jacques Nelson Corleta, Dresch, SOUZA, L. H. N., PEDO, R. O uso de estilos cognitivos e de agentes pedagógicos no processo de ensino-aprendizagem em sistemas tutores inteligentes In: Seminário de Iniciação Científica e Jornada de Ensino, Pesquisa e Extensão da UNISC. Santa Cruz do Sul: EDUNISC, MAINIERI, Alessandra, FROZZA, R., SCHREIBER, Jacques, MOLZ, Kurt. Educational System based on Cognitive Styles and/or Learning Styles In: XXVII Anual Meeting of the Cognitive Science Society. Stresa. Cognitive Science Society, v.1. p DAHMER, A. ; VICCARI, Rosa Maria ; NUNES, Daltro José. A Proposal of Criteria for Evaluation of Distance Education Courses. In: International Conference on Web-based Education (WBE 2005), 2005, Grindelwald. Proceedings of the Fourth IASTED International Conference on Web-based Education. Calgary : ACTA Press, v. 1. p DAHMER, A. ; VICCARI, Rosa Maria ; NUNES, Daltro José. Critérios para Avaliação de Cursos em Educação a Distância. In: Global Congress on Engineering and Technology Education (GCETE'2005), 2005, Santos. Proceedings of Global Congress on Engineering and Technology Education, v. 1. TAUTZ, Jorge Luis, SCHREIBER, Jacques, MAINIERI, Alessandra, KONZEN, Andréa, FROZZA, R., MOLZ, Kurt. O Uso de Estilos Cognitivos e de Agentes Pedagógicos no Processo de Ensino- Aprendizagem em Sistemas Tutores Inteligentes In: XI Seminário de Iniciação Científica e X Jornada de Ensino, Pesquisa e Extensão. Santa Cruz do Sul: EDUNISC, v.1. Artigo Submetido ainda sem resposta: KONZEN, Andréa; FROZZA, Rejane; WAGNER, Ana Luiza; MAINIERI, Alessandra; MOLZ, Kurt; SCHREIBER, Jacques; TAUTZ, Jorge; PEDO, Ricardo. Ambiente Educacional Baseado em Estilos Cognitivos Aplicado ao Domínio da Geografia. Submetido ao SBIE (Simpósio Brasileiro de Informática na Educação), Capítulo de livro ainda não publicado: DAHMER, A.; NUNES, Daltro José. Software Engineering and Educational Systems. In: Rosa Maria Viccari; Patrícia Jacques; Regina Verdin. (Org.). A Practical Approach on Modeling Affective and Cognitive knowledge on Agent Based Tutoring Systems. London: Idea Group Inc., Responsáveis pela apresentação do trabalho do grupo As professoras que apresentarão o trabalho do grupo no seminário serão: Rejane Frozza Beatriz Lux Alessandra Dahmer 9. Resumo com até 05 páginas sobre o trabalho do Grupo. Em anexo.

6 Sistemas Computacionais de Apoio à Educação Este resumo visa apresentar uma visão dos projetos que estão sendo desenvolvidos pelo grupo de pesquisa, cuja temática central é o desenvolvimento de metodologias, sistemas computacionais e produtos de apoio ao processo de ensino-aprendizagem, em diversos domínios da área de Educação, abordando o ensino fundamental, médio e superior. 1. Introdução Acredita-se que a utilização de ferramentas computacionais aliada ao comprometimento dos professores na preparação de atividades diversificadas, contribui para a motivação dos alunos em seu processo de aprendizagem. Desta forma, o aluno seria um investigador, um ser atuante na construção do conhecimento. Para o professor, desencadearia uma reflexão sobre novas práticas pedagógicas de ensino. O grande grupo está subdividido em projetos que compartilham, integram e contribuem para as questões centrais relativas ao tema Sistemas Computacionais de Apoio à Educação, que são: sistemas tutores inteligentes com agentes pedagógicos, ambientes de ensino a distância, jogos computacionais na educação, robótica e aplicações multimídia. Desta forma, as próximas seções apresentam uma breve descrição de cada projeto. Ao final, listam-se os benefícios, as contribuições e a troca de experiências entre os integrantes do grupo. 2. Implementação de Jogo Computacional como ferramenta de apoio ao ensino de Algoritmos O estudo de algoritmos é um conteúdo básico que todo aluno da área de computação deve dominar. Tradicionalmente, as disciplinas que ensinam algoritmos são conhecidas pelos alunos como difíceis de cursar devido à complexidade do tema e à necessidade do aluno desenvolver um raciocínio lógico abstrato, que permita a solução de problemas computacionalmente. A discussão centra em torno de metodologias mais apropriadas que auxiliem o aprendizado. Neste sentido, este projeto envolve o desenvolvimento de uma ferramenta auxiliar ao aprendizado de algoritmos na forma de um jogo computacional em três dimensões, a fim de oportunizar um contato áudio-visual interativo e imersivo sobre seus conceitos básicos. O atrativo dos jogos pode ser entendido pelas suas características mais conhecidas: ludicidade, apresentação de desafios e competitividade. O desenvolvimento de ambientes virtuais, integrando várias mídias (animação, vídeo, áudio, texto), proporciona ao aluno ser parte integrante do ambiente em um processo de imersão interno, onde atuará como personagem principal. Esta pesquisa representa um desafio para o grupo de professores que atuam nas disciplinas de programação, baseados na sua experiência didática e nas tendências educacionais que incentivam a utilização da realidade virtual como ferramenta de apoio ao aprendizado. Também, será possível fazer uma avaliação dos resultados práticos desta pesquisado no contexto educacional.

7 3. Uma Breve Síntese da História de Santa Cruz do Sul Já existe uma considerável produção da história de Santa Cruz do Sul, no entanto, a região se ressente de uma história que seja contada numa linguagem diferente. Nessa lacuna, este projeto envolve o desenvolvimento de um software multimídia para apresentar esta história. Além disso, constatou-se que existe uma enorme carência de material para subsidiar os professores do ensino fundamental da terceira série, quando se trabalha a história do município. O software multimídia apresentará uma linguagem visual e lúdica, com uma síntese da história de Santa Cruz do Sul, subsidiando os professores da região no ensino da história local. As contribuições desta pesquisa são no sentido de analisar o referencial teórico sobre interatividade/interação e uso de novas tecnologias na educação, correlacionando-o com os pressupostos da educação patrimonial, a fim de despertar o interesse público para o conhecimento de sua história. Também, aborda a questão relativa a um outro tipo de recurso didático-pedagógico disponível para os alunos. 4. Avaliação e Reutilização de Cursos em Educação a Distância A educação a distância vem crescendo nos últimos anos de uma forma vertiginosa devido, principalmente, à utilização da Internet. Muitos cursos a distância, via Internet, têm sido oferecidos por instituições no mundo todo. Embora esta modalidade de educação venha demonstrando ser muito promissora, muitos desses cursos têm repetido as velhas fórmulas do ensino tradicional, tornando-se experiências mal sucedidas de Educação a Distância (EAD). Estes cursos virtuais mal sucedidos são, na maioria das vezes, mal projetados e gerenciados. Falta preparo aos professores, em sua grande maioria, para planejar os cursos, estimar recursos e organizar o conteúdo para esta nova modalidade de educação. Muitos dos cursos a distância são desenvolvidos sem considerar aspectos bem simples, e diversos equívocos são cometidos pelos professores: estimar mal as atividades propostas, propor tarefas pouco estimulantes, apresentar o assunto de forma confusa e desconexa, entre outros. Esses fatores levam à perda de interesse e contribuem para o baixo rendimento do aluno nesses cursos. Neste contexto, a busca por modelos e ferramentas que possam melhorar a qualidade dos cursos em Educação a Distância tem sido objeto de pesquisa em vários grupos. Apesar de todos os esforços, muitas questões ainda estão em aberto. Um ponto muito importante refere-se à avaliação destes cursos. Muitas referências apresentam estratégias para avaliação dos alunos em educação a distância. Poucas, porém, abordam a questão da avaliação dos cursos e da reutilização dos resultados obtidos nos mesmos para a elaboração de novos. O objetivo desta pesquisa é definir uma metodologia para avaliar e reutilizar cursos a distância. Serão estabelecidas etapas de avaliação e reutilização de cursos no ambiente Moodle, ambiente escolhido para validação da proposta.

8 5. O Uso de Estilos Cognitivos e de Agentes Pedagógicos no Processo de Ensino- Aprendizagem em Sistemas Tutores Inteligentes O software educacional denominado de Sistema Tutor Inteligente (STI) é utilizado em ambientes de ensino-aprendizagem, a fim auxiliar no processo de aprendizagem do aluno, promovendo um ambiente cooperativo entre alunos, professores e sistema computacional. Os agentes pedagógicos são inseridos neste contexto como personagens virtuais, cujo propósito fundamental é a comunicação com o aluno, auxiliando-o nas atividades que o software oferece. Este projeto envolve o desenvolvimento de um ambiente educacional, um sistema tutor inteligente baseado em estilos cognitivos de raciocínio, com a atuação de dois agentes pedagógicos que desempenham diferentes funções o agente tutor (que tem o papel do professor) e o agente companheiro (que atua como um colega do aluno). O ambiente educacional possui uma base com o material instrucional desenvolvido na área de Geografia e o processo de validação foi realizado com alunos do terceiro ano do ensino médio público. Este projeto visa contribuir no processo de ensinoaprendizagem, oferecendo um ambiente dinâmico e de interação com os alunos, respeitando e adaptando-se às suas características de aprendizagem. Um ponto importante nesta pesquisa refere-se ao módulo de tomada de decisão dos agentes pedagógicos, uma vez que este módulo é responsável por relacionar os aspectos cognitivos do aluno com a forma mais adequada de apresentação do material instrucional pelo sistema tutor inteligente. A utilização de ambientes educacionais adaptativos, como prática pedagógica para o desenvolvimento cognitivo, vem proporcionando atividades desafiadoras que oferecem maior motivação e entusiasmo nos processos de ensino-aprendizagem. Tais ambientes representam uma nova tecnologia de aprendizagem interativa, mediada por computador, com possibilidade de avaliação dos impactos provenientes do seu uso neste processo. Esta pesquisa já contribuiu em aspectos como: utilização de uma nova tecnologia de aprendizagem interativa, mediada por computador, com possibilidade de avaliação dos impactos provenientes da utilização de um ambiente adaptativo no processo de ensino-aprendizagem; uso de um Sistema Educacional que proporciona a interdisciplinaridade, adaptando-se ao estilo cognitivo do aluno, com o apoio dos agentes pedagógicos tutor e companheiro, cujos comportamentos são determinados por percepções advindas do ambiente de interação com o aluno e cujas ações são ativadas pelas regras de produção; e a disponibilização de um ambiente de ensino-aprendizagem dinâmico e eficiente. 6. Robótica Educativa A robótica vem sendo aplicada em diversas áreas do conhecimento para trabalho, esporte e lazer. Está presente em equipamentos populares como portões eletrônicos, DVDs, microondas e a população, em geral, não percebe sua presença, mesmo utilizando os recursos diariamente. Segundo levantamento realizado pelo grupo, no ano de 2006, existe uma séria carência na produção brasileira de equipamentos para o trabalho com robótica educativa, sendo que os equipamentos mais utilizados pelas escolas são importados da Europa ou Estados Unidos. As escolas que possuem

9 equipamentos para o trabalho com robótica educativa constituem o grupo da rede particular de ensino, empregando valores financeiros significativos para a aquisição de kits. Na maioria dos casos, os kits são compostos por motores, leds e peças de encaixe para montagem de estruturas previamente descritas em manuais. Considerando-se que a tecnologia deve estar presente na escola de Educação Básica e deve ser objeto de estudo e trabalho nas Licenciaturas, o projeto tem como objetivo incentivar e orientar a produção e a utilização de equipamentos robóticos com finalidades educativas, bem como a sua utilização pedagógica e a produção de materiais educacionais. O grupo de pesquisa já estabeleceu um contrato de parceria do curso de Licenciatura em Computação, da Universidade de Santa Cruz do Sul, e a empresa Imply Tecnologia Eletrônica, objetivando a execução conjunta de kits de robótica educativa, regulando os aspectos relacionados à propriedade intelectual e à exploração comercial do produto. A parceria desenvolveu o ROBOKIT, consistindo em um kit de robótica educativa, que tem um teclado colorido e divertido, próprio para crianças e adolescentes. O kit é ideal para o desenvolvimento de programação e robótica, animando maquetes e inventos dos alunos da Educação Básica. O ROBOKIT foi lançado e está sendo comercializado pela empresa Imply Tecnologia Eletrônica. O evento de lançamento foi noticiado na RBS TV e no jornal Gazeta do Sul, na data de 14 de junho de Outra atividade do grupo é a disponibilização de oficinas com alunos do curso de Licenciatura em Computação e com alunos do Ensino Médio da região. O objetivo é o desenvolvimento de um ponteiro de luz, controlado por computador, através da entrada de coordenadas cartesianas, estabelecendo relação com conteúdos de Matemática e Física do Ensino Médio. O projeto, através de suas atividades, visa contribuir, através da pesquisa, com o desenvolvimento da região, projetando a UNISC como órgão de fomento para essa finalidade. 7. Considerações O grupo possui vasta experiência no trabalho com aspectos educacionais, desenvolvendo pesquisas com fundamentação teórica e prática, com avaliação e atividades realizadas diretamente com alunos e professores do ensino médio, fundamental e superior. A figura 1 apresenta os diferentes projetos desenvolvidos pelo grupo e, a seguir, descreve-se a sua integração. A área de multimídia contribui com os recursos sob diferentes mídias (animações, simulações, imagens, vídeos, sons e outros) e como estes podem ser utilizados em conjunto no desenvolvimento de sistemas. Tais sistemas podem servir como base para aplicações em jogos e em sistemas tutores inteligentes, os quais se preocupam com a forma de apresentação do material instrucional (conteúdo sobre o domínio da aplicação), adaptando-se aos diferentes estilos cognitivos de aprendizagem dos alunos. Os agentes pedagógicos são utilizados nestes sistemas como auxílio ao processo de adaptação entre aluno e sistema e também como fonte de motivação no aprendizado.

10 Aplicações Multimídia Jogos Computacionais (ambientes educacionais) Sistemas Tutores Inteligentes (estilos cognitivos) (diferentes mídias) Sistemas Computacionais de Apoio à Educação (criatividade) (metodologias) Ambientes de Ensino a Distância Agentes Pedagógicos Robótica Educativa (avaliação) (motivação) Figura 1 Integração dos Projetos O desenvolvimento de ambientes educacionais requer o estudo e o emprego de tecnologias e metodologias adequadas, para que seja possível atingir o objetivo de auxílio ao processo de ensinoaprendizagem. Além disso, a avaliação do desempenho atingido com as metodologias também é fonte de estudo pelos projetos do grupo. Neste sentido, a inserção desses ambientes educacionais no ensino a distância é uma meta das pesquisas, procurando enriquecer e valorizar o processo de aprendizagem. A robótica impulsiona o desenvolvimento de várias habilidades interessantes, como criatividade, raciocínio lógico, trabalho em grupo, troca de experiências, que contribuem para a formação geral dos alunos. Os alunos ficam mais motivados no desenvolvimento das atividades, pois conseguem, na prática, relacionar os conceitos aprendidos nas disciplinas. Alguns benefícios e contribuições do trabalho do grupo para a área educacional, até o momento, podem ser listados como: promoção da interdisciplinaridade; parcerias com escolas para desenvolvimento e avaliação dos ambientes educacionais; parcerias com empresas para criação e comercialização de produtos; o interesse do grupo em expandir os resultados das pesquisas, atuando com outros grupos que trabalham na mesma área, em nível nacional e internacional; possibilidade da criação de situações que favorecem o processo de aprendizagem; desenvolvimento de recursos que possibilitam uma aprendizagem dinâmica e interativa; diversidade do processo na busca por conhecimentos.