1 ENSINO DE NEUROFISIOLOGIA BASEADO NO MODELO HIPERTÔMATO Eliane Pozzebon 1, Sheila Ballmann 2, Maria A.F. Almeida 1, Jorge Muniz Barreto 1 eliane@inf.ufsc.br, vedana@uniplac.rct-sc.br, mafa@pucminas.br,barreto@inf.ufsc.br, 1 Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) Curso de Pós-Graduação em Ciência da Computação Campus Universitário Trindade - 88040-900 Florianópolis SC 2 Universidade do Planalto Catarinense (UNIPLAC) Dep. de Ciências Exatas e Tecnologia Av. Castelo Branco, 170 Bairro Universitário 88.509. 900 - Lages SC Brasil Resumo: Este artigo apresenta uma aplicação da modelagem Hipertômatos. Os sistemas hipertômatos são modelos teóricos de sistemas hipermídia como autômatos. Estes modelos, independentes do domínio de aplicação, foram aqui utilizados na concepção de um sistema, via rede, de ensino-aprendizagem de conceitos básicos de Neurofisiologia. Palavras chaves: Ambiente ensino-aprendizagem via rede, Neurofisiologia. 1 Introdução O computador pode ser considerado uma das mídias que mais possuem recursos flexíveis, dentre os diversos meios utilizados para o desenvolvimento de habilidades dos alunos, como jogos, vídeos e dramatização. Programas educacionais desenvolvidos com técnicas hipermídia proporcionam ao aluno a possibilidade de interagir com o sistema, além de permitirem o acesso a um vasto número de informações através de gráficos, textos, som e imagem. Esses elementos tornam a interface gráfica mais interessante, fazendo com que a aprendizagem aconteça de forma mais agradável. A intenção deste trabalho é mostrar que, com o auxílio de um modelo computacional no ensino de Neurofisiologia, o estudo torna-se mais interessante, principalmente se fizer uso de técnicas hipermídia. O trabalho utiliza a modelagem hipertômato (hipermídia como autômato) do modelo de hipertômato proposto por Almeida (2001). Uma grande motivação para o desenvolvimento da aplicação é o trabalho de Kreutz (2001) que desenvolveu um sistema, via rede de computadores, para ensino de conceitos básicos de fisiologia cardíaca. 2 - Modelagem do ambiente ensino-aprendizagem Apresentamos a aplicação do modelo hipertômato no desenvolvimento do protótipo para Ensino de Neurofisiologia. O sistema consiste de quatro blocos funcionais que são: Apresentação; Célula Biológica; Neurônio e Sistema Nervoso.
2 Inicialmente foi definida a estrutura do bloco de apresentação que consiste de duas molduras: uma contendo a tela principal do protótipo e outra um mapa de navegação. Isto permite ao usuário selecionar o assunto de seu interesse. Um segundo bloco apresentam informações sobre a célula biológica, sua definição, classificação e composição. Faz parte deste bloco a página que aborda os assuntos sobre organelas. O neurônio é mostrado no terceiro bloco instruindo sobre sua função e principais partes. Pertencem a este bloco, as páginas do impulso nervoso e da sinapse. O quarto e último bloco apresenta informações sobre o sistema nervoso distribuídas em quatro páginas: sistema nervoso, sistema nervoso central, sistema nervoso periférico e sistema nervoso autônomo. Estes blocos podem conter um ou mais nós de informações conectados a outros documentos do mesmo bloco ou a blocos distintos. A figura 4 mostra o modelo hipertômato deste sistema. O modelo hipertômato permite a visualização de todos os nós (estados) do sistema e das ligações (transições de estado) que poderão ocorrer quando da navegação do usuário no sistema. A grande vantagem da concepção do sistema através desta modelagem é a garantia de que todos os estados do ambiente sejam alcançáveis. Ou seja, muitos dos problemas de navegação (perda do usuário no espaço de informações, páginas não encontradas) e que na maioria das vezes dependem dos aspectos construtivos dos sistemas podem ser evitados. Em relação à figura 1, tem-se que o usuário inicia a navegação do sistema tipo "espinha dorsal" no nó 1 (estado inicial) onde é feito a apresentação do mesmo com recursos na Web internos e externos. Em seguida, o mesmo poderá seguir o percurso no nó 2 que contém os tópicos de apresentação da célula biológica. Deste, poderá percorrer o nó 3 que trata o neurônio e em seguida o nó quatro (sistema nervoso). Nota-se que os nós possuem retorno e conexões para outros nós (nós de detalhamento). A partir do nó quatro ele poderá percorrer o nó 5 que apresenta o mapa do site. Finalmente o usuário atinge o nó 6 (estado final) e sai do sistema. A esta modelagem segue-se a implementação com a ferramenta de autoria levando em consideração os paradigmas educacionais. Na concepção deste protótipo não foram colocadas características que poderiam auxiliar a aprendizagem tais como simulações, práticas e exercícios. Entretanto, uma outra vantagem de modelagem hipertômato é a facilidade no entendimento e mudanças no grafo do hipertômato. Isto facilita atualizações.
3 FIGURA 1: Grafo de implementação do sistema modelado como hipertômato 3. Implementação e teste do ambiente computacional O protótipo implementado exibe a teoria a respeito da anatomia e fisiologia do sistema nervoso, bem como imagens, animações e vídeo que representam os tópicos estudados. O conteúdo apresentado está dividido em nodos, sendo que cada um deles apresenta de forma bem definida o assunto a ser estudado. Isto possibilita que os mesmos sejam alterados e modificados com facilidade dependendo do estilo e necessidade de cada professor. As partes principais do sistema são apresentadas através dos seguintes tópicos: a) Célula Biológica: Este tópico apresenta ao aluno informações a respeito da constituição, funcionamento e classificação das células. Suas principais partes como, citoplasma, organelas e núcleo, são descritas. Apresenta figura esquemática das estruturas que a compõem e da membrana que a envolve. Este parte do sistema possui uma ligação com outro nodo que descreve as organelas que se encontram mergulhadas no citoplasma da célula. Este possui ilustrações e animação representando as estruturas estudadas. b) Neurônio: Esta seção apresenta as principais partes do neurônio e suas funções. A ilustração inserida abaixo descreve as partes da célula nervosa. Contém ligações bidirecionais para outros dois nodos: c) Impulso Nervoso : Explica através de textos e ilustrações como um neurônio que se encontra no estado de potencial de repouso sofre o potencial de ação. d) Sinapse : Através de texto, ilustração e animação o leitor poderá entender como os impulsos nervosos são transmitidos de um neurônio ao outro. e) Sistema Nervoso: Nesta parte do sistema, inicialmente faz-se uma introdução a respeito do sistema nervoso demonstrando através de ilustração a sua estrutura. Por motivos didáticos este sistema é dividido em dois tópicos:
4 FIGURA 2: Página do sistema nervoso central - Sistema nervoso central : Detalha o funcionamento deste sistema destacando suas principais partes (figura 2). - Sistema nervoso periférico : Explica como as mensagens são transmitidas de uma parte a outra do indivíduo e quais os elementos que compõem este sistema. Este tópico possui uma ligação bidirecional para outro nodo: sistema nervoso autônomo, que descreve o funcionamento involuntário do sistema nervoso sobre os vários órgãos do corpo. 4 - Testes Os testes referentes ao protótipo para ensino de neurofisiologia foram efetuados com 20 alunos do curso de Informática e Biologia através da aplicação de um questionário e utilização do ambiente de ensino-aprendizagem. Pode-se perceber através desta avaliação que o protótipo pode ser bastante interessante como ferramenta de estudo nas aulas que abordam assuntos de Neurofisiologia, uma vez que do total de perguntas aplicadas, 55,55% obtiveram 100% dos resultados positivos e as demais (44,45%) obtiveram 95% de aprovação. Os testes revelaram que o protótipo não possui problemas funcionais, já que todas as páginas acessadas foram exibidas corretamente e de forma rápida. Quanto aos aspectos visuais, os resultados também foram favoráveis e demonstraram que a utilização de técnicas multimídia poderá tornar os ambientes de aprendizagem mais interessantes. Com relação aos textos, figuras e animações o teste demonstrou que o protótipo os apresenta de forma clara. 5. Conclusão A intenção deste trabalho foi mostrar que o hipertexto, que inicialmente não era visto como um veículo adequado aos processos de ensino-aprendizagem, representou um grande avanço no desenvolvimento do computador na educação. Seu poder de acesso à informação favoreceu o projeto de ambiente de aprendizagem reativos e interativos. Os modelos hipertexto dentro de um contexto educacional, procuram sanar dificuldades de diálogo dos sistemas com os estudantes. A hipermídia promoveu a flexibilidade e um controle completo por parte dos alunos. Com a Internet e
5 a utilização da linguagem para a produção de ambientes hipermídia este potencial aumentou. Na concepção de ambientes computacionais destinados aos processos de Ensinoaprendizagem deve ser dada uma certa atenção também aos aspectos construtivos. Um sistema construído com a utilização de uma ferramenta formal evita muitos erros de execução devido a um projeto inadequado. Como os modelos Hipertômatos que utilizam o conceito de sistemas hipertextos/ hipermídia modelados como autômatos. Trabalhos futuros poderão incorporar características como práticas, exercícios e simulações via rede. Neste caso, a ferramenta Hipertômato permite a inclusão de aspectos pedagógicos e atualizações posterior pois é independente do domínio de aplicação e da implementação. 6. Referências Bibliográficas ANGELONI, M.N., KREUTZ, L. S.;BARRETO, J.M., Técnicas de Simulação e Hipermídia Aplicadas ao Ensino na Área Médica, XVII Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica,CBEB 2000, Florianópolis, Santa Catarina (2000). ANGELONI, M. N. M.; KREUTZ, L. S.; BARRETO, J. M. Hypermedia and Simulation to Teach Cardiac Physilogy. In: Chicago 2000 - World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, Navy Pier, Chicago, IL (2000). ALMEIDA, M. A. F.& BARRETO, J. M. Implementação de um Sistema Hipermídia como Autômato para Ensino de Inteligência Artificial, I Simpósio Catarinense de Computação, Universidade do Vale do Itajaí, Itajaí, SC (2000). ALMEIDA, M. A.F. & BARRETO, J. M., Modelagem de um Sistema Hipermídia como Autômato para Ensino de Inteligência Artificial, In: Anais do Congresso Nacional da Sociedade Brasileira de Computação SBC 2000 - VI WIE - Workshop de Informática na Escola, v.1, p. 95, PUC-PR, Curitiba (2000). ALMEIDA, M. A.F., BARRETO, & SANTOS, M. M. D., Um ambiente Computacional para Ensino de Redes Neurais Artificiais, 51a. Reunião Anual da SBPC, PUC-RS, Porto Alegre(1999). PAGANO, R. L. Computer Simulation as an educational tool. Tese de Doutorado. Faculty of Applied Sciences, University of Louvain la Neuve, Belgium (1992). PAGANO, R. & BARRETO, J. M. "Edesys: How to learn medical terminology with a computer program'', 9th International Conference on Technology and Education - ICTE'92, vol. 3, p. p. 1612-1614, Paris (1992). PAGANO, R. & BARRETO, J. M. "Hypertext Information Technology in Medical Education'', Proceedings of 6th Mediterranean Electrotehnical Conference - IEEE- MELECON'91, vol. 2, p. 1577-1580, Yugoslavia, May (1991). PAGANO, R. & BARRETO, J. M., "Hypertext and the Teaching process'', Facultés Universitaires Notre Dame de la Paix - FUNDP, Instituto de Informática, Relatório Técnico FUNDP/INF/RP90/4, Namur, Bélgica (1990). KREUTZ, L. Modelo Computacional para Ensino de Fisiologia Cardiovascular. Dissertação de Mestrado em Ciência da Computação, PGCC, INE, UFSC, Florianópolis (2001).