Modelagem

Esta seção descreve como o sistema tutor inteligente pode ser construído, utilizando-se do MASSAYO. A partir do momento que a modelagem do problema foi definida, busca-se identificar as entidades que estão presentes em tal ambiente, seguindo a perspectiva do guia de utilização do MASSAYO descrita na Subseção 4.4, do Capítulo 4. Desta forma, a modelagem está preocupada com aspectos arquiteturais, interface, navegacional e conteúdo. Cada aspecto é descrito nas subseções que seguem.

Projeto Arquitetural

Este projeto segue uma arquitetura tradicional de sistemas tutores inteligentes, com os módulos sendo descritos na Figura 5.4

As características de cada módulo da arquitetura são descritas como seguem [Sibaldo et al., 2008]:

• Módulo do Domínio: neste módulo estão as informações a respeito do que será passado para os alunos. No trabalho aqui apresentado o domínio corresponde a assuntos relacionados a frações com números inteiros. O FraW adota uma

Figura 5.4: Arquitetura do FraW.

abordagem pedagógica de aprendizagem baseada em resolução de problemas, onde os problemas são expressões que podem conter as seguintes operações: soma, subtração, multiplicação, divisão, potenciação e radiciação. A tabela 5.1 descreve as informações presentes no módulo do domínio.

Tabela 5.1: Dados do Domínio de Matemática - Fração

Classe Conteúdo Domínio Matemática

LearningResource(Content) Introdução Subdomínio Fração

Currículo 1 Operações

Unidade Pedagógica 1 Geral

Problema 1 Fácil

Problema 2 Médio

Problema 3 Difícil

... ...

Currículo 11 Soma

Unidade Pedagógica 1 Simples

Problema 1 Fácil

... ...

Currículo 14 Divisão

... ...

Pré-requisito 1 Mínimo Múltiplo Comum

... ...

• Módulo do Aprendiz: neste módulo, encontram-se informações sobre o aluno, referindo-se ao seu aprendizado. Podem-se encontrar as questões por ele

resolvidas, os erros cometidos, os acertos, suas dificuldades em determinados tópicos, entre outras informações pessoais e estudantis. Este modelo caracteriza individualmente cada estudante no seu processo de aprendizado. Na Tabela 5.2 segue o conhecimento que deve ser definido com relação aos aspectos pedagógicos.

Tabela 5.2: Dados do Módulo Pedagógico - FraW

Classe Conteúdo Strategy1 Problem-based Learning

LearningGoal1 Currículo1(Operações)

levelKnowledge Advanced

rate 0.80

LearningGoal11 Currículo11(Soma)

LevelKnowledge Advanced

rate 0.80

... ...

LearningGoal12 Currículo12(Subtração)

LevelKnowledge Advanced

rate 0.80

... ...

• Módulo Pedagógico: este módulo faz o gerenciamento do sistema tutor inteligente, tendo a função de coordenar o funcionamento do sistema. Além disso, o mesmo contém estratégias e táticas de ensino, seleciona o conteúdo a ser apresentado ao aluno, monitora, critica o desempenho do aluno e fornece assistência quando solicitado. Quando uma questão for proposta para que o estudante a resolva, a interface recebe esta questão através do Módulo Pedagógico que por sua vez obtém do Módulo do Domínio. O Módulo Pedagógico comunica-se diretamente tanto com o Módulo do Domínio quanto com o Modelo do Aprendiz. Essa última comunicação ocorre, por exemplo, quando o usuário solicita a visualização do seu estado de aprendizagem. Desta forma, este módulo deve manter informações sobre a estratégia pedagógica adotada. Esta estratégia pedagógica adotada equivale a Aprendizagem Baseada em Problemas1[Yeo et al., 2006]. A partir do momento que 1_{Do Inglês, Problem-Based Learning}

a estratégia pedagógica é definida, deve-se definir os pesos que fazem com que o estudante mude de um currículo para outro.

Projeto Navegacional

A camada navegacional representa as telas de comunicação bem como o esquema de navegação entre o FraW e seus aprendizes. Sendo esta uma interface Web, o aluno poderá acessar o sistema em qualquer computador que tenha acesso à Internet. Desta forma, o sistema tem a necessidade de disponibilizar uma ferramenta que o estudante possa definir um problema para ser enviado e resolvido pelo sistema. Além disso, há a necessidade de disponibilizar uma instrução guiada pelo sistema tutor inteligente. Com isso, a Figura 5.5 descreve o diagrama Web do sistema FraW.

As sete telas presentes na interface são:

• Home Page: página inicial do sistema, onde o estudante se conecta;

• Estrutura Curricular: tela onde é guiado o processo de ensino-aprendizagem. O currículo específico está presente na mesma tela;

• Enviar problema para estudante: esta tela tem um problema para o estudante responder;

• Resposta estudante: para cada problema, o estudante define a solução dada;

• Avaliação do tutor: esta tela mostra a solução do estudante e avaliação do sistema tutor. A avaliação ocorre através da comparação com as soluções presentes no problema;

• Enviar problema ao tutor: nesta tela o estudante descreve a expressão que deverá ser respondida pelo sistema;

• Solução do problema: a solução do problema se dá através da execução do algoritmo de resolução de problemas seguido de sua explanação.

Projeto de Especificação Ontológica

Esta fase representa o projeto de especificação baseado nas ontologias providas pelo ambiente, sendo elas de ensino, adaptação, agentificação e interoperação. Cada uma delas é descrita abaixo.

1. Ontologia do Domínio: a especificação do domínio se dá através da criação de instâncias para as classes de domínio, currículos, unidades pedagógicas e recursos educacionais.

As Figuras 5.6 e 5.7 descrevem instâncias do modelo do domínio. Ressalta-se que foram geradas 53 instâncias dos recursos, sendo um total de 10 conceitos, 5 textos, 14 exercícios, 18 explicações e 6 problemas.

Figura 5.6: Ontologia descrevendo os currículos.

2. Ontologia do Estudante: nesta ontologia são especificadas basicamente as informações sobre o nível de conhecimento esperado que os estudantes devam ober sobre cada currículo presente no modelo do domínio. A Figura 5.8 descreve a interação de um usuário com o sistema.

Figura 5.8: Parte da Ontologia descrevendo a interação estudante-sistema-estudante.

3. Ontologia Pedagógica: além da definição da estratégia pedagógica presente no ambiente, é descrito também o plano instrucional do mesmo. As instâncias do plano instrucional são mostradas na Figura 5.9.

Figura 5.9: Parte da Ontologia com estrutura curricular.

4. Regras de mapeamento Domínio-GAIA: a partir do momento que o domínio foi especificado, há a necessidade de executar as regras de mapeamento do domínio para a ontologia de GAIA. Com as regras executadas, os recursos do papel de tutor são definidos, como descritos na Figura 5.10;

Figura 5.10: Parte da Ontologia GAIA com os recursos gerados a partir das regras de mapeamento.

5. Ontologia de GAIA: esta ontologia possuirá a especificação dos agentes presentes no sistema tutor inteligente (vide Figura 5.11). Com isso, além dos agentes tutores que foram definidos de acordo com a ontologia do domínio e a execução das regras de mapeamento, há também os agentes controlador, mediador e de evolução, que são inatos ao MASSAYO. Outros agentes devem também ser especificados.

Figura 5.11: Parte da Ontologia de GAIA.

6. Regras de Mapeamento GAIA-JADE/ForBILEAgent: com as instâncias criadas na ontologia de GAIA, pode-se agora mapear as regras de GAIA para um modelo de construção e execução de agentes (ontologia de ForBILEAgent). O Código 5.1 descreve uma regra de mapeamento GAIA-JADE/ForBILEAgent;

1 GAIA:Resource(?ForBILEAgent:resource) ^

2 GAIA:has_Resource(GAIA:TutorCondition, ?ForBILEAgent:resource) ^

3 abox:hasNumberOfPropertyValues(0, ?ForBILEAgent:resource, ForBILEAgent:flag) ^ 4 GAIA:name(?ForBILEAgent:resource, ?ForBILEAgent:resourceName) ^ 5 GAIA:name(GAIA:Tutor_Agent, ?ForBILEAgent:tutorName) ^ 6 swrlx:createOWLThing(?ForBILEAgent:agent, ?ForBILEAgent:resource) ^ 7 swrlx:createOWLThing(?ForBILEAgent:aid, ?ForBILEAgent:resource) ^ 8 swrlx:createOWLThing(?ForBILEAgent:services, ?ForBILEAgent:resource) 9 --> ForBILEAgent:TutorAgent(ForBILEAgent:agent) ^ 10 JADE:className(?ForBILEAgent:agent, "br.ufal.ic.forbile.agent.ForBILEAgent") ^ 11 JADE:AID(?ForBILEAgent:aid) ^ 12 JADE:has_AID(?ForBILEAgent:agent, ?ForBILEAgent:aid) ^ 13 JADE:is_ContainedContainer(?ForBILEAgent:agent, ForBILEAgent:TutorContainer) ^ 14 JADE:Service(?ForBILEAgent:service) ^ 15 JADE:serviceName(?ForBILEAgent:service, "Tutoring") ^ 16 JADE:serviceType(?ForBILEAgent:service, ?ForBILEAgent:resourceName) ^ 17 JADE:isOfferedBy_JADEAgent(?ForBILEAgent:service, ?ForBILEAgent:agent) ^ 18 ForBILEAgent:type(?ForBILEAgent:agent, ?ForBILEAgent:tutorName)

Código Anotado 5.1: Regra de mapeamento GAIA-JADE/ForBILEAgent no FraW.

7. Ontologia de ForBILEAgent: com as regras de mapeamento executadas, faz-se necessário apenas a configuração de algumas propriedades caso a equipe considere

conveniente, como o tempo de percepção do ambiente pelos agentes e a classe de execução de agentes. A Figura 5.12 descreve parte da ontologia de ForBILEAgent;

Figura 5.12: Parte da Ontologia ForBILEAgent.