As interfaces mostradas nesta seção ilustram parte das funcionalidades e a forma de interação dos diferentes atores com o sistema. As telas não mostradas nesta seção podem ser visualizadas no Apêndice A.
Figura 30 - Manutenção de turmas
A estrutura geral da interface do sistema exibe o título na barra superior, além do menu principal, que foi colocado no lado esquerdo. As interfaces de manutenção seguem um padrão com botões para atualização e exclusão na parte inferior (Figura 30). Os menus mudam de acordo com o usuário, se o mesmo é um professor ou aluno. Usuários do tipo aluno podem visualizar somente os exercícios publicados e que devem ser resolvidos. Um botão é exibido no lado direito da atividade para indicar o status, sendo possível visualizar um exercício finalizado ou resolver a uma atividade ainda não iniciada ou parcialmente resolvida.
No sistema são mantidos templates de atividades, ou seja, definições gerais para exercícios que posteriormente serão alocadas para diferentes turmas. Este recurso atende um dos objetivos do sistema que é permitir a manutenção de um banco de exercícios. A interface mostrada na figura 31 mostra a tela que permite incluir ou alterar os dados de um template.
Figura 31 - Manutenção de template
Fonte: Elaborado pelo autor
Cada template está associado a diferentes tags e tópicos que podem ser usados para indicar os conteúdos e recursos associados ao exercício. Observa-se aqui a definição do problema, que é exibido para o estudante na primeira etapa, a definição dos pontos-chave e o enunciado tradicional, mostrado na etapa final, quando é elaborado o código fonte. Uma
discussão sobre os padrões e aspectos essenciais que devem ser considerados na definição do problema foi apresentada na seção 2.6.
Para cada template são definidas dicas que podem ser acessadas pelo usuário (Apêndice A). A disponibilização de um conjunto de dicas é importante para o reconhecimento da confiança do estudante e atende a um dos fundamentos propostos por Del Soldato e Du Boulay (1995, 2016). Na metodologia proposta pelos autores, os mesmos estabelecem uma relação entre a confiança, a independência e o fato do estudante ter se valido de recursos de ajuda para realizar uma determinada tarefa. De forma análoga o sistema exibe as dicas durante a tarefa e o estudante decide se deseja visualizá-las, ficando registrada uma ocorrência para cada acesso aos recursos de ajuda.
Um template se converte em uma atividade para os estudantes no momento em que o professor seleciona o mesmo para publicar um exercício. Este recurso permite ao professor selecionar um template existente e a partir deste alocar a atividade para os alunos de uma determinada turma resolverem. O próprio aplicativo gera um registro individual de exercício para cada estudante da turma, armazenando este na tabela exercicio_aluno. Ao publicar um exercício é possível indicar que será usada a problematização o que implica na resolução usando as etapas da problematização com o arco de Maguerez (BERBEL e GAMBOA, 2011).
A seguir serão apresentadas as interfaces propostas para a resolução das atividades, as diferentes etapas do método pedagógico aplicado. Os passos da problematização implementados são: i) definição dos pontos-chave do problema; ii) descrição de uma hipótese de solução para o problema e; iii) elaboração do código fonte, que se constitui na solução final para o problema.
Os conteúdos das duas primeiras etapas são textuais, não existe um formato ou regras que devam ser seguidas, desta forma, o estudante tem liberdade para descrever da forma que considera mais adequada. Sempre que um estudante inicia uma etapa o sistema registra na tabela ocorrencia_resolucao, a data e hora que iniciou e que foi finalizada a mesma, além de registrar o conteúdo postado.
Figura 32 - Interface para definição dos pontos-chave
Fonte: Elaborado pelo autor
As duas primeiras etapas mostradas nas figuras 32 e 33 correspondem à definição dos pontos-chave e à hipótese de solução. Na primeira etapa o estudante não tem acesso a nenhuma dica, pois o objetivo principal é que ele se concentre na compreensão do problema e na busca por conhecimento que lhe permita especificar possíveis soluções. No passo seguinte, os botões com as dicas são exibidos no lado direito, logo abaixo da indicação do andamento da resolução do exercício.
Figura 33 - Interface para definição da hipótese de solução
Fonte: Elaborado pelo autor
Ao finalizar cada uma das etapas, o sistema exibe a interface com o passo seguinte, não sendo possível retornar ao anterior. A última etapa (Figura 34) consiste na elaboração do código fonte da solução e para esta tarefa o sistema exibe um editor que permite a escrita do código, a compilação e a execução de testes, a partir de um conjunto de parâmetros.
Figura 34 - Interface para elaboração do código fonte
Fonte: Elaborado pelo autor
Na figura 34 observa-se que estão disponíveis botões para acesso a todas as dicas, além dos conteúdos postados nas etapas anteriores, onde o estudante pode consultar as definições feitas por ele próprio a respeito do problema. Um aspecto a ser reforçado é que todas as ações realizadas durante as etapas mostradas nas interfaces são registradas, incluindo cancelamentos, retorno ao menu, escrita de código, ações de copiar e colar, compilações, execuções, entre outras.
Após um exercício ter sido entregue pelo estudante, é possível visualizar estatísticas sobre a sua conclusão e efetuar uma avaliação ou correção do mesmo. A avaliação é fundamental para o desenvolvimento do modelo afetivo, uma vez que os dados informados na correção são utilizados para o acompanhamento da motivação exibida pelo aluno.
Inicialmente o sistema mostra a lista das turmas, o número de exercícios publicados e a quantidade de alunos (Apêndice A). Durante a pesquisa foram criadas diversas turmas, algumas apenas com o intuito de testar os recursos da ferramenta, entretanto, boa parte destas fez parte do estudo de caso (2017A e 2017B – T1) e da validação do modelo afetivo (2018B – T1). A figura 35 mostra a listagem dos estudantes que finalizaram uma determinada atividade. É possível verificar as etapas concluídas, além dos resultados da avaliação realizada pelo professor. No lado direito das ocorrências mostradas nesta imagem está o botão que permite avaliar a atividade que foi desenvolvida pelo aluno.
Figura 35 – Listagem dos estudantes que resolveram um determinado exercício
Fonte: Elaborado pelo autor
A interface para avaliação da atividade, mostrada na figura 36 possui um conjunto de recursos, que vão desde a visualização das estatísticas mostradas na parte superior, passando pelo preenchimento da pontuação, níveis de detalhe e compreensão. São exibidas também abas para visualizar os eventos do editor de código, os registros detalhados de acesso aos recursos de ajuda, de compilação e o code player, que exibe uma animação de todo o processo de codificação feito pelo estudante. São mostrados dados sobre os tempos gastos em cada passo da resolução, a avaliação que o estudante fez da complexidade da atividade (médio) e informações sobre compilações, execuções do código fonte. A seguir aparecem as descrições do problema e enunciado que são exibidos quando o estudante acessa a tarefa e na cor verde, os conteúdos para os pontos-chave e hipótese que foram postados pelo aluno (Figura 36).
O código fonte é exibido na segunda parte da tela e após este são mostrados diversos campos preenchidos na correção do exercício, como o nível de compreensão e as pontuações atribuídas pelo professor. É exibido também o comentário feito pelo estudante ao finalizar a atividade e um campo para que o professor escreva um comentário que irá se constituir em um
feedback para o estudante.
Durante a escrita do código fonte é comum o uso de recursos que incluem copiar e colar conteúdos de outras fontes ou do próprio código que está em construção. Ações de copiar e colar podem ser indicativos interessantes sobre o comportamento do estudante e, por este motivo são registrados na tabela log_editor_codigo, sendo disponibilizados para consulta como eventos (Apêndice A).
Figura 36 - Tela de correção de um exercício
Um recurso que auxilia o professor é a possibilidade de consultar os acessos aos recursos de ajuda e pseudocódigo disponibilizados ao estudante durante a resolução da atividade. As informações contribuem para analisar a trajetória do aluno, dados que são utilizados no acompanhamento da motivação, especialmente no fator da confiança. Além de consultar o uso das dicas, é possível visualizar os dados sobre cada compilação, quando ocorreu, o tempo, possíveis erros e o código fonte que foi submetido.
O último recurso a ser citado é a opção para reprodução da escrita do código pelo estudante. Enquanto o aluno escreve o código o sistema grava cada alteração nas tabelas log_resolucao_codigo, log_resolucao_codigo_diff e log_resolucao_codigo_delta, o que permite repetir em um formato de vídeo todo o processo de construção da solução. Trata-se de um recurso poderoso que pode contribuir para diversas análises sobre o modo como cada aluno constrói a solução.
Este capítulo apresentou os recursos software PROALG que foi desenvolvido durante a pesquisa com o objetivo de suportar o método da problematização, para coletar dados relacionados à resolução de cada atividade e constituir o modelo afetivo do aluno. Por ter sido uma ferramenta importante durante todas as atividades, especialmente nos estudos de caso, a mesma foi apresentada antes da metodologia da pesquisa e do modelo para o reconhecimento da motivação, entretanto, o desenvolvimento e aplicação do sistema é parte importante dos resultados desta tese. No próximo capítulo serão apresentados os pressupostos metodológicos que guiaram a presente pesquisa, as etapas do trabalho, além das ações e resultados preliminares de cada etapa.
4 METODOLOGIA DA PESQUISA
Neste capítulo será apresentado o plano utilizado na condução das pesquisas. Segundo Creswell (2010), um projeto ou plano de pesquisa envolve três componentes, as concepções filosóficas, as estratégias ou a natureza da investigação e os métodos ou procedimentos. A concepção adotada nesta pesquisa se caracteriza como pós-positivista e pragmática. Segundo Creswell (2010) a concepção pragmática concede ao pesquisador uma liberdade de escolha dos métodos que são considerados mais adequados ao problema e o objetivos propostos.
Esta concepção foi adotada em função de haver uma preocupação com a aplicação e quais técnicas funcionam para a resolução do problema da pesquisa que é “Como utilizar a
Aprendizagem Ativa para o aprendizado de algoritmos e programação, considerando a dimensão afetiva? ”, pois busca-se analisar o cenário atual, o comportamento dos participantes,
sem uma análise profunda do contexto social no qual estão inseridos.
Quanto a natureza da investigação, a pesquisa pode ser definida como aplicada (Figura 37), pois utiliza conhecimentos e tecnologias existentes com o objetivo de propor e aplicar de uma estratégia pedagógica baseada na aprendizagem ativa e um modelo para acompanhar as atividades sob a ótica afetiva. Também é possível definir a pesquisa como experimental, pois a mesma é realizada a partir da definição de um tema ou objeto de estudo e de um conjunto de variáveis que influenciam o estudo (GIL, 2010).
A abordagem da investigação, que pode ser quantitativa, qualitativa ou mista, estabelece diretrizes para os procedimentos que serão utilizados (CRESWELL, 2010). Métodos quantitativos baseiam-se em dados mais estruturados, permitindo análises de variáveis e suas relações. Flick (2009) destaca que a metodologia qualitativa possibilita a interpretação das ações e experiências dos participantes. Estratégias mistas combinam ou associam as abordagens, utilizando procedimentos qualitativos e quantitativos, de forma complementar. A abordagem de investigação adotada neste trabalho foi mista, com predominância qualitativa.
Os métodos ou procedimentos se constituem no terceiro componente da pesquisa, segundo Creswell (2010). Os métodos utilizados nesta pesquisa incluíram um estudo piloto, cujo objetivo foi avaliar a viabilidade do uso do método pedagógico e do reconhecimento da motivação, e um estudo de caso, composto por duas fases, nas quais foram coletados dados sobre as ações dos estudantes. Questionários foram utilizados para conhecer a percepção e o estado afetivo do estudante durante a realização das atividades. Yin (2010) aponta o estudo de caso como método adequado para situações nas quais a questão da pesquisa está relacionada ao
“Como” e “Por quê”. Estudos de caso podem ser usados também em eventos contemporâneos e em contextos nos quais não é necessário um controle sobre os eventos comportamentais.
Figura 37 – Classificação da pesquisa
Fonte: Elaborada pelo autor
Métodos qualitativos e quantitativos foram empregados para a análise dos dados coletados no estudo de caso. Medidas estatísticas quantitativas como média, desvio padrão, quartis foram adotadas em uma análise inicial dos dados e na etapa de pré-processamento para a aplicação das técnicas de mineração de dados. A categorização dos atributos, com destaque para as variáveis relacionadas aos tempos e a classificação prévia do esforço e confiança foram baseadas também nos estudos feitos e na observação do pesquisador sobre os experimentos realizados.
A avaliação dos algoritmos para classificação supervisionada se utilizou de uma combinação de métricas quantitativas, como a acuracidade, precisão e a matriz de confusão, combinadas como uma análise qualitativa sobre a capacidade destes algoritmos de determinar corretamente os níveis de esforço e confiança. A avaliação dos métodos de classificação supervisionada, especialmente as redes bayesianas foi fundamental para a elaboração do modelo.
A análise dos questionários utilizados como ferramenta para um autorrelato do estudante sobre o seu estado afetivo e a sua percepção sobre as atividades desenvolvidas foi baseada em uma abordagem mista. Foram utilizadas medidas estatísticas básicas, como a média, desvio padrão e o coeficiente de variação, além de gráficos que indicam a proporção e o percentual das respostas em cada alternativa. Os estudantes foram segmentados de acordo com a classificação do modelo afetivo e as respostas de cada grupo foram comparadas com o intuito de verificar o padrão nas respostas para cada segmento. Técnicas quantitativas foram adotadas de forma complementar para avaliar as respostas de cada grupo de estudantes para as questões propostas na Roda dos Estados Afetivos (REA).
A seguir serão descritas as etapas da pesquisa, com ênfase no estudo de caso, nos objetivos, dados coletados e recursos utilizados. A análise inicial das informações obtidas no estudo piloto e no estudo de caso serão apresentados respectivamente nas seções 4.3 e 4.4