NOVAS MÍDIAS DE APOIO PARA ENSINO DE FERRAMENTAS E PROGRAMAÇÃO NA ÁREA DE COMPUTAÇÃO Péricles Barbosa Cunha de Miranda 1 Marcel Pinheiro Caraciolo 2 Resumo: Neste trabalho discute-se dificuldades no ensino de linguagens de programação e a proposta de uma nova ferramenta em formato on-line com recursos que auxiliem professores e estudantes a obter um maior rendimento no estudo de disciplinas e tecnologias da área de computação. Por fim, é apresentado um estudo de caso realizado com estudantes de uma disciplina do quinto período de computação do Centro de Informática da, demonstrando como a ferramenta proposta melhora o desempenho dos estudantes na disciplina. Palavras-chave: ensino à distância, plataforma online, case. Abstract: In this work, we point out difficulties of the mentioned process using programming languages teaching as case of study, and we present our proposal: new online teaching-learning tools which support teachers and students to achieve a better performance studying disciplines and technologies in the computational field. Finally, we present an application of our proposal with students of the fifth semester from Centro de Informática da Universidade de Pernambuco, demonstrating how our proposal improves the performance of the students in the discipline. Palavras-chave: online platforms, case, distance education. Introdução Disciplinas de linguagens de programação são essenciais para estudantes de computação. Estas constituem uma base para muitos campos em que a informática se aplica, assim como capacita o indivíduo a utilizar a lógica de programação na resolução de problemas, pré-requisito essencial em disciplinas mais avançadas. As dificuldades no aprendizado de programação refletem em altos índices de reprovação e, conseqüentemente, em mau desempenho do aluno em outras matérias que têm essa disciplina como base [Tobar et al 2001]. A dificuldade de - 1 -
aprender programação pode ser resultado de vários fatores, tais como: (i) fundamentação matemática fraca; (ii) compreensão equivocada de problemas; (iii) falta de entendimento no assunto, entre outros [Borges 2000; Giraffa et al 2003]. Segundo [Prior 2003], a habilidade de programação de computadores não pode ser adquirida sem um significante esforço em atividades práticas de programação associada a um conjunto de aulas. O baixo índice de assimilação dos estudantes nas disciplinas cujos requisitos exigem o conhecimento de programação tem sido um grande problema enfrentado em muitas instituições (Santiago e Dazzi, 2004). Dada a importância da prática de programação em um curso de ciência da computação, uma das abordagens mais comuns para enfrentar esse problema é o desenvolvimento de ferramentas que venham a facilitar o ensino de programação de forma didática e pedagógica. Neste contexto, muitas ferramentas foram propostas para auxiliar o educador no ensino de programação na prática, a exemplo de (Almeida et. al, 2004; Moreno et. al, 2004; Moodle, 2012; Redu, 2012). O uso de ferramentas computacionais no ensino de programação tem sido alvo de vários projetos de pesquisa envolvendo universidades, centros de pesquisa, docentes e discentes. Estes projetos visam o melhor aproveitamento dos recursos de informática para facilitar o entendimento do aluno nas disciplinas. O que se espera com a aplicação de ferramentas é uma minimização das dificuldades que possam surgir a partir do momento em que os conceitos de computação são apresentados. Embora uma grande variedade de ferramentas tenham sido propostas para auxiliar o processo de ensino-aprendizagem, diversas deficiências ainda podem ser identificadas [Souza, 2004; Christ, 2005; Gomes, 2004; Alves, 2005; Passos, 2006; Ramos, 2006]. Este artigo apresenta o desenvolvimento da ferramenta PyCursos, cujo objetivo é facilitar o ensino de programação auxiliando professor e estudante no processo de construção do conhecimento. A ferramenta foi concebida em Janeiro de 2012 e segue os modelos utilizados por grandes universidades como Stanford, - 2 -
MIT e Havard, cuja metodologia de ensino se dá através de vídeo-aulas gravadas pelos educadores, incorporando vários recursos como fóruns, wikis, e exercícios online e off-line. O objetivo é auxiliar o professor no ensino de programação na modalidade à distância, proporcionando menor esforço na administração das suas aulas e contato com os estudantes; melhor avaliação do progresso individual dos estudantes; melhor qualidade de ensino, devido ao maior tempo de prática; e, finalmente, mais tempo para contato com os estudantes. Vale ressaltar que nossa proposta não visa a remoção do momento presencial, mas sim complementá-lo. O PyCursos foi aplicado durante as aulas da disciplina de projeto de programação, disciplina do quinto período, do curso de Ciência da Computação do Centro de Informática na durante o primeiro semestre de 2012. Nesta disciplina, grupos de alunos são incentivados a conceber e desenvolver um sistema aplicável como solução de algum problema real e ao mesmo tempo vender este projeto como uma empresa. Além do grande desafio de pensar no projeto a ser desenvolvido para a disciplina, os alunos, que se encontram na metade do curso, não possuem a experiência ou conhecimento necessários para o domínio das tecnologias requeridas no desenvolvimento destes projetos. Diante desta dificuldade, a ferramenta PyCursos foi utilizada nesta disciplina com o curso da linguagem de programação Python e um framework para desenvolvimento de sistemas web - Django. Além disso, no final do curso os alunos tiveram um minicurso de desenvolvimento para aplicativos móveis com Android. Feita esta experiência supervisionada, coletamos e avaliamos os dados mensurados durante estes cursos com o objetivo de verificar a superioridade deste novo modelo de ensino de programação, sendo mais eficaz e motivador do que os atuais modelos existentes na literatura. Após esta seção introdutória, o artigo está organizado da seguinte forma: a seção 2 apresenta o referencial teórico; a seção 3 traz a proposta da ferramenta e seus recursos; a seção 4 demonstra a metodologia utilizada na pesquisa; na seção 5-3 -
apresentamos os resultados obtidos; e, por fim, na seção 6 são feitas considerações finais. Referencial Teórico Em tempos em que se discute bastante a importância da informática na educação, sistemas foram desenvolvidos a fim de apoiar o processo de ensinoaprendizagem. Os LMS (Learning Management System) são sistemas projetados para atuarem como salas de aula virtuais, proporcionando diversas possibilidades de interações entre os seus participantes [Connoly e Stanfileld, 2006]. Algumas dessas interações se dão em tempo real, o que permite o aluno ter contato com o conhecimento, com o professor e com outros alunos em qualquer lugar e a qualquer momento. No Brasil, o termo LMS também tem sido denominado de AVE (Ambiente Virtual de Aprendizagem). Segundo (Passos 2006), a aprendizagem através dessas plataformas tem trazido diversas vantagens como: (i) redução de custos; (ii) maior velocidade em distribuição e alteração de conteúdo; (iii) possibilidade do aprendiz fazer seu próprio percurso; (iv) disponibilização de recursos interativos para sistematizar as intervenções. Algumas características básicas de um AVE são: Interatividade Apesar de limitada, se comparada a sala de aula tradicional. Controle das atividades registro e monitoração de acessos e todas as atividades dos alunos. Sistema Colaborativo de Aprendizagem possibilidade de pessoas com interesses comuns trabalharem em grupo, integrando-se e compartilhando conhecimentos. Customização - conteúdo pode ser adequado às necessidades do aprendiz. - 4 -
A literatura sobre os benefícios pedagógicos de formação on-line indica que essa metodologia de ensino é capaz de ser pelo menos tão eficiente quanto o ensino tradicional. Estudos mais recentes sugerem que a utilização do ensino on-line ao invés do tradicional, para alguns conteúdos e para certos alunos, torna-se até mais eficiente [Picciano, 2006]. Os AVE são alternativas que conduzem ao aprendizado, não apenas pela transmissão, memorização e reprodução de informações enviadas pela Web, mas pela capacidade de proporcionar a professores, meios de acompanhar e assessorar constantemente o aprendiz, e assim poder entender e avaliar melhor o que é feito por ele, bem como propor desafios sobre o que está sendo estudado. Alguns dos principais AVE são: Moodle [Moodle, 2012], Teleduc [Teleduc, 2006], BlackBoard [Blackboard, 2012], Amadeus [Amadeus, 2012]. Além desses, há uma rede social educacional baseada em aprendizagem colaborativa - REDU [Redu, 2012]. Há, porém, algumas limitações no uso de plataformas de gestão de aprendizado. Sistemas atuais propõem canais para mediar à interação e colaboração entre tutores e aprendizes por meio de estilos de interação baseados em troca de artefatos (envio, visualização e entrega de matéria nas mais variadas mídias) e mensagens instantâneas ou assíncronas (fóruns, chats, e-mail). Além disso, em diversos estudos foram identificados problemas relacionados com: limites da percepção provida pelos AVE [Christ, 2005], dificuldades de navegação e de interação assíncrona [Souza, 2004], limitações no suporte ao trabalho do professor [Gomes, 2004], falta de interatividade síncrona integrada [Alves, 2005], formas limitadas de suporte a avaliação diagnóstica e continuada [Ramos, 2006] e pouca flexibilidade na manipulação de objetos de aprendizagem [Passos, 2006]. Além disso, para executar qualquer um dos quatro principais AVE citados é necessário uma configuração, que pode ser considerada complexa por profissionais que não estão habituados com software. O REDU, diferentemente dos outros, é de simples configuração e uso, porém são cobradas taxas para manutenção da plataforma e sua versão gratuita é bastante limitada, tolhendo possibilidades de - 5 -
interação ao limitar, por exemplo, o armazenamento de materiais a 10 MegaBytes e 5 MegaBytes de armazenamento de vídeo na plataforma. Buscando solucionar essas limitações e com o intuito de criar uma ferramenta de gestão da aprendizagem a fim de democratizar o conhecimento, o PyCursos foi projetado. Diante destes desafios, a seção a seguir apresenta a plataforma proposta. Nossa Proposta - PyCursos O PyCursos é uma ferramenta de compartilhamento para qualquer pessoa que deseja transmitir conhecimento. Conhecimento neste caso pode ter vários formatos desde um curso, uma palestra, seminários, podcasts. O PyCursos vem ajudar especialmente professores, instrutores e tutores que querem disseminar seus conhecimentos fora da sala de aula, pelo meio on-line. Alunos poderão se cadastrar e decidir quais cursos que eles desejam acompanhar e também seguir organizações (i.e. empresas, instituições, universidades, etc) para estar sempre acompanhando novidades e lançamento de novos materiais. Nesta primeira versão, o foco é no auxílio aos professores e instrutores que querem ministrar suas aulas on-line. Foi construída uma plataforma que provê vários recursos ao professor para que ele possa montar suas aulas na web e compartilhar com seus alunos e com a possibilidade de extensão para mais alunos ao redor do mundo. A figura 1 representa a área do professor na ferramenta PyCursos, e como pode-se ver, a ferramenta possui vários recursos como administração do curso, onde o professor pode gerenciar alunos, conteúdo e geração de certificados; fórum de discussões; agenda para acompanhamento dos alunos; espaço para disponibilizar exercícios on-line e offline; gerenciamento de notas; ambiente para criação e postagens de conteúdo através de wikis e tutoriais e ambiente de visualização de - 6 -
vídeo aulas onde o professor pode interagir com o aluno eliminando deficiências devido a ausência do professor. Com relação à área de aluno, o ambiente criado é bem similar à área do professor, todos os recurso apresentados também estão presentes na página do aluno, exceto o recurso de administração do curso. Figura 1: Área de aula do professor Metodologia Esta ferramenta foi adotada na disciplina de projeto de programação no Centro de Informática da (UFPE) no período entre Janeiro de 2012 à Junho de 2012. Ao final desta disciplina, os alunos matriculados devem construir uma solução tecnológica usando tecnologias e conceitos de programação adquiridos durante o curso. Embora muitos alunos tenham experiência com programação, estes ainda encontram dificuldades: (i) na escolha da tecnologia-alvo de desenvolvimento para criar a solução ou (ii) não tem os conhecimentos necessários para iniciar o projeto. Diante destas circunstâncias e - 7 -
também pelo fato do tempo curto (apenas 5 meses), oferecemos gratuitamente para fins de validação e estudo de caso, o uso da ferramenta PyCursos na modalidade on-line para ensino da linguagem de programação Python, o framework para desenvolvimento web - Django e da tecnologia para construção de aplicativos móveis nos celulares da Google Android. Adotamos a hipótese de que nossa ferramenta iria ajudar e otimizar o tempo de desenvolvimento dos alunos na construção dos seus projetos, ensinando-os com ajuda de instrutores experientes o uso destas tecnologias e conceitos de programação. O instrumento de coleta de dados escolhido foi o questionário realizado após os cursos. Após a coleta, a análise exploratória dos dados foi conduzida de forma univariada, ou seja, as variáveis quantitativas foram tratadas separadamente das qualitativas [BARBETTA, 2006]. Após o tratamento estatístico dos dados, uma análise da hipótese foi feita de acordo com as respostas encontradas. Os resultados encontrados foram discutidos com base na literatura mencionada em [BARBETTA, 2006]. Após o estudo dos dados, foram feitas sugestões a fim de melhorar as práticas dos professores que ensinam programação e querem praticar o ensino à distância, fazendo uso ou não da ferramenta proposta. População/Amostra A população deste estudo inclui todos os 18 alunos que participaram dos cursos de programação utilizando a ferramenta PyCursos em Janeiro de 2012. Devido ao curto tempo acessível pelo curso, uma amostragem de um único estágio foi adotada. Instrumentação O questionário utilizado para este estudo foi construído no próprio PyCursos e é acessível por todos os alunos e professores. As perguntas utilizadas estão - 8 -
listadas na tabela 1. O questionário é dividido em duas seções principais: experiência com a ferramenta, perguntas 1 à 5, e auto-avaliação, perguntas 6 e 7. Tabela 1: Perguntas do questionário Depois de formatado, o questionário foi revisado baseado nos seguintes critérios: A. Clareza nas instruções e questões B. Avaliação das variáveis e remoção das questões sem resposta. Coleta de dados As seguintes etapas foram adotadas para a coleta de dados: (a) foi enviado um e-mail a todos os alunos do curso apresentando as informações sobre o questionário, data de devolução e instruções sobre o preenchimento; (b) encerrado o prazo de devolução, um novo e-mail foi enviado para comunicar a importância da colaboração dos participantes para a pesquisa de satisfação; (c) para os usuários que responderam, foi enviado um e-mail de agradecimento e contato do instrutor para requisição dos resultados. Tratamento dos dados Os dados coletados dos questionários foram inseridos no software estatístico da própria ferramenta PyCursos, que já exibe os resultados graficamente com a - 9 -
obtenção da freqüência e percentuais de cada pergunta. Por fim, foi feita uma análise qualitativa das respostas com o objetivo de validar nossa hipótese de que a ferramenta contribuiu para a construção do aprendizado e a entrega do projeto em tempo hábil. Resultados Dos 18 questionários enviados, 12 foram respondidos, o que resultou em uma taxa de retorno de 66.6%. A figura 2 apresenta o resultado das resposta obtidas referentes às perguntas 1 à 5, que abordam a utilização da ferramenta. O resultado alcançado mostra que o feedback dos alunos foi bem positivo. Nenhum aluno se sentiu insatisfeito com a experiência, pelo contrário, atingimos um grau de satisfação mínimo de 75% na pergunta 2, sendo que nas demais perguntas obtivemos resultados ainda melhores de satisfação. Figura 2: Resultado sobre a utilização da ferramenta referente às peguntas 1 à 5. A figura 3 apresenta o resultado fruto da resposta referente à pergunta 6, que aborda a auto-avaliação do aluno, ou seja, se a ferramenta realmente o ajudou - 10 -
com o desenvolvimento do projeto na disciplina. Diante do gráfico abaixo, 83% das respostas afirmaram que a ferramenta foi importante. Deste modo, fica claro que a ferramenta contribuiu na aprendizagem das tecnologias necessárias para a execução do projeto. Figura 3: Resultado da pesquisa de auto-avaliação referente à pergunta 6. A figura 4 apresenta o resultado da pesquisa de auto-avaliação referente à pergunta 7. Diante dos resultados obtidos referentes à pergunta 6, onde a ferramenta foi avaliada como importante na construção do conhecimento e desenvolvimento do projeto da disciplina, as respostas referentes à pergunta 7 foram unânimes. Todos os alunos da disciplina afirmaram que utilizariam a ferramenta novamente em futuros cursos. - 11 -
Figura 4: Resultado da pesquisa de auto-avaliação referente à pergunta 7. Considerações Finais Neste artigo apresentamos a plataforma de ensino PyCursos e como esta pode ser utilizada como ferramenta de ensino de programação e ferramentas em cursos de tecnologia. Através de um estudo de caso realizado na disciplina de projeto de programação no Centro de Informática da Universidade Federal de Pernambuco, conseguimos obter excelentes resultados com um excelente grau de satisfação entre os alunos que cursaram os cursos nesta modalidade à distância. O resultado foi eficaz em forma de otimização em tempo e facilidade na execução e desenvolvimento dos seus projetos. Como trabalho futuro, o objetivo é transformar este ambiente de aprendizagem em um ambiente mais amplo que contemple outros cursos e modalidades como, por exemplo, ensino de direito, matemática, administração e outras áreas do conhecimento. Esta plataforma se difere das ferramentas do estado-da-arte supracitadas pela facilidade e interação do aluno com outros alunos e com o professor, enriquecida com recursos educacionais como vídeo aulas, - 12 -
fóruns, exercícios e tutoriais. Novas pesquisas precisam ser realizadas para que possamos produzir conhecimento científico e transformados em comportamentos voltados para melhoria da qualidade educacional. Referências Documentos eletrônicos online Moodle. Site oficial do Moodle, 2012. Disponível em: <http://moodle.org/>. Acesso em: 16/04/2012. Amadeus. Site oficial do Projeto Amadeus, 2012. Disponível em: <http://amadeus.cin.ufpe.br/index.html/>. Acesso em: 25/05/2012. Blackboard. Site oficial do Blackboard, 2012. Disponível em: <http://www.blackboard.com/>. Acesso em: 15/05/2012. Redu. Site oficial do Redu, 2012. Disponível em: <http://www.redu.com.br/>. Acesso em: 15/04/2012. Teleduc. Site oficial do Teleduc, 2006. Disponível em: <http://www.teleduc.org.br/>. Acesso em: 15/05/2012. Trabalhos de eventos Borges, Marcos Augusto F. Avaliação de uma Metodologia Alternativa para a Aprendizagem de Programação. In: Congresso da Sociedade Brasileira de Computação. Florianópolis, p.64. 2000. Giraffa, Lucia; Marczak, Sabrina; Almeida, Gláucio. O ensino de algoritmos e programação mediado por um ambiente na Web. In: Congresso Nacional da Sociedade Brasileira de Computação. Campinas, SP, p.20. 2003. - 13 -
Moreno, A., Myller, N., Sutinen, E., Ben-Ari, M. (2004) Visualizing Programs with Jeliot 3. In: Proceedings of the working conference on Advanced visual interfaces, p.373-376. Tobar, C. M.; Rosa, J. L. G.; Adán Coello, J. M.; Pannain (2001), R.. Uma Arquitetura de Ambiente Colaborativo para o Aprendizado de Programação. In: Simpósio Brasileiro de Informática na Educação, SBIE - XII, Vitória, p.21-23 nov. 2001. Santiago, Rafael; Dazzi, Rudimar L. S. Ferramenta de apoio ao ensino de algoritmos. In: XIII Seminário de Computação, 2004, Blumenau. Anais eletrônicos... Blumenau: FURB, p.10, 2004. Artigos de revistas/periódicos Almeida, E. S., Herreral, J.D., Filho, L.J. S., Almeida, H. O., Costa, E.B., Vieira, B.L., Melo, M.D. Um Ambiente Integrado para auxílio ao Ensino de Ciência da Computação. Revista Digital da CVA, Vol. 2 nº8. Gomes, A. S.. Aprendizagem de conceitos geométricos com Software da Geometria Dinâmica. Revista Brasileira de Informática na Educação, Vol. 3, 2004 Connolly, T. e Stanfield, M. Using Games-based Elearning Technologies in Overcoming Difficulties in Teaching Information Systems. Journal of Information Technology Education, p.459-476, 2006. Picciano, A. G. Blended Learning: Implications for Growth and Access. Journal of Asynchronous Learning Networks, 10(3), July 2006. Dissertações, teses, trabalhos de conclusão de curso Christ, C. R. Uso de Mecanismos de Percepção Social para auxiliar atividades de acompanhamento e de avaliação em Ambientes de e-learning. Dissertação, - 14 -
Mestrado em Ciência da Computação -, Recife, 2005. Passos, J. O. D. Design interativo de ferramenta de manipulação de objetos de aprendizagem de ambientes virtuais de ensino à distância. Dissertação, Mestrado em Ciências da Computação -, Recife, 2006. Ramos, Jorge Luis Cavalcanti. Requisitos para ferramentas de avaliação em ambientes virtuais de ensino. Dissertação, Mestrado em Ciência da Computação -, Recife, 2006. Souza, F. V. Atividades da Atividade no Processo de Ensino Assíncrono via Lista de Discussão: estudo de caso em curso de formação continuada de professores de matemática em regime semipresencial. Dissertação, Mestrado em Educação -, Recife, 2004. Livros com 1 autor BARBETTA, Pedro Alberto. Estatística aplicada às ciências sociais. 7. ed. Florianópolis: Editora da UFSC, 2006. 315 p. 1 Péricles Barbosa Cunha de Miranda, Mestrando em Ciência da Computação (UFPE) Centro de Informática pbcm@cin.ufpe.br 2 Marcel Pinheiro Caraciolo, Mestre em Ciência da Computação (UFPE) Centro de Informática mpc@cin.ufpe.br - 15 -