Sistemas Tutores Inteligentes

A filosofia do presente projeto está orientada à integração de diversas estratégias pedagógicas e tipos de atividades, pelo que ela está orientada à implementação de Ambientes Inteligentes de Aprendizagem. No entanto, a estrutura do sistema proposto é a estrutura de um Sistema Tutor Inteligente, devido a que o projeto contempla uma organização constituída pelos quatro módulos que compõem estes sistemas. Esta estrutura facilitou o desenvolvimento, por separado, dos diversos elementos que constituem o problema analisado. Por esta razão, os Sistemas Tutores Inteligentes são apresentados e analisados mais detalhadamente nesta seção.

3.3.1 Definição

Os Sistemas Tutores Inteligentes (STI) são o resultado da evolução dos sistemas CAI, ou seja, são programas de computador que utilizam diversos recursos tecnológicos para transmitir conhecimentos e/ou informações, focalizados no apoio à instrução. Baseados, inicialmente, no paradigma da instrução programada, a evolução dos STI os encaminha para os Ambientes Inteligentes de Aprendizagem, como visto em 3.2.5, permitindo hoje a integração de vários paradigmas pedagógicos e tipos de atividades.

O objetivo principal dos STI é adaptar, o mais fielmente possível, as atividades pedagógicas ao aprendiz. Este objetivo pode ser observado como meta comum em todos os sistemas desenvolvidos até hoje. Para lograr este objetivo, o sistema deve propor ao aprendiz uma atividade altamente afim com suas necessidades em cada instante. Portanto o sistema deve identificar os conhecimentos, certos ou errados, que um aluno possui, seus estilos cognitivos (como ele aprende melhor) e seus estados afetivos (motivação para aprender). Uma vez identificados, estes elementos servem como critério para selecionar uma estratégia de aprendizagem, determinando a atividade pedagógica, o conteúdo, o tipo de meios,

etc., que será oferecido ao aprendiz, assim como para saber o que fazer frente a algumas de suas ações (erros, dúvidas, etc.). Para poder aplicar uma estratégia pedagógica, o sistema precisa ter um controle muito flexível sobre o conteúdo, de forma a adapta-lo às atividades requeridas pelo aprendiz, pelo que o conteúdo deve estar representado de forma conseqüente às diversas estratégias consideradas.

Os STI utilizam técnicas de Inteligência Artificial para representar estes três tipos de conhecimentos, os quais são indispensáveis a todo processo de ensino- aprendizagem: conhecimento sobre o domínio, conhecimento sobre as estratégias pedagógicas e conhecimento sobre o aprendiz, ou seja, o que, para quem e como (What-Who-How) (BRUILLARD, 1999). Estes conhecimentos definem o módulo do Especialista, o Módulo do Tutor e o Módulo do Aluno, respectivamente. A Interface também é considerada como um módulo do sistema, mas sua importância surgiu mais tarde. Ela tem a importante tarefa de comunicar o aprendiz com o sistema, em um intercâmbio preferencialmente bidirecional. A interface permite que o aluno interaja com o conteúdo e reflete as decisões pedagógicas do STI. Portanto, a interface é onde confluem os conhecimentos, as decisões e as ações do processo de ensino-aprendizagem.

3.3.2 Componen tes de um STI

Não existe uma definição consensual de STI, no entanto sua estrutura composta pelos quatro módulos apresentados na figura 3.5, tem sido quase unanimemente aceita. MÓDULO ALUNO MÓDULO ESPECIALISTA MÓDULO TUTOR MÓDULO INTERFACE Informações ou conhecimentos sobre o Tema Informações ou conhecimentos sobre o Aprendiz Informações ou conhecimentos sobre Estratégias Pedagógicas Diálogo e Interação com o Aprendiz

Figura 3.1 Componentes de um Sistema Tutor Inteligente

Módulo Especialista: Este módulo possui informação organizada ou conhecimentos referentes aos conceitos e temas que se deseja ensinar. Denomina-se domínio ao tema de aplicação do STI (por exemplo, o domínio dos Circuitos Elétricos) e é ele que contém os conteúdos que serão apresentados. Segundo JONASSEN (1993), para ser considerado inteligente um STI deve poder codificar os conteúdos da especialidade que deseja ensinar, de modo a poder acessar as informações ou conhecimentos, fazer inferências e resolver problemas. O modelo do especialista deve apresentar a informação e conhecimentos a serem oferecidos ao aluno, de forma flexível e adaptável às características do mesmo. Este é o principal desafio deste componente, considerado fundamental para o sistema. A escolha da representação de conhecimento num STI depende do tipo de conhecimento a ser armazenado, da utilização pretendida e dos objetivos que se desejam lograr.

Módulo Aluno: Este módulo contém todo tipo de informação acerca de um aluno. Suas possibilidades e funções variam de uma implementação para outra. Em geral ele é utilizado para registrar as diferentes atividades de um estudante e, assim, permitir ao sistema guiar e aconselha-lo nos momentos certos. O módulo deve poder representar o estado cognitivo de um aluno, seus estilos cognitivos e seus estados afetivos. Estes elementos compõem o chamado Modelo do Aluno. Este componente é o mais dinâmico do STI, contendo o conhecimento e as capacidades do estudante, seu comportamento de aprendizagem passado, os métodos de apresentação aos quais ele responde melhor e seus interesses, dentro do domínio. Munido destas informações, o sistema pode interagir a um nível adequado, adaptando a instrução à competência e habilidade de cada estudante. A falta de teorias potentes para modelar o aluno e a complexidade dessa tarefa tem fortemente detido o desenvolvimento do Módulo Aluno, nos STI.

Módulo Tutor: Este módulo deve escolher alguma estratégia de aprendizagem, segundo algum critério preferencialmente dinâmico e de realimentação com o aluno, e apresentar os tópicos do domínio, da forma mais eficiente. O Módulo Tutor tem controle sobre todo o sistema. A sua principal função é determinar quando e como intervir no processo, deixando ao aprendiz liberdade de ação mas “observando” seu andamento, para guia-lo em caso necessário. As

representações explícitas do conhecimento pedagógico proporcionam o potencial necessário para que o sistema consiga adaptar e mudar suas estratégias. A adaptação da instrução implica em uma escolha didática, que pode ser global ou local. No nível global as escolhas refletem as estratégias e determinam a seqüência dos episódios educacionais. No nível local, as escolhas refletem as táticas e envolvem decisões sobre quando uma intervenção é necessária, se o estudante deve ou não ser interrompido em sua atividade, e o que pode ser feito ou apresentado em algum determinado momento. Isto inclui orientação no desempenho das atividades, explicações dos fenômenos e processos, assim como decisões sobre quais informações serão oferecidas para reparar as deficiências dos estudantes.

Módulo Interface: Este módulo permite a interação aluno - domínio. A grande variedade de formas e meios de apresentação faz com que estas interfaces possam constituir-se numa das vantagens mais importantes no uso da computação aplicada ao ensino. Desde o hipertexto até a Realidade Virtual, existe uma grande variedade de possibilidades para fazer interfaces amigáveis, eficientes e atrativas para os alunos. Seu caráter bidirecional é fundamental para que o sistema possa adquirir a informação relevante sobre o aluno e seu rendimento assim como para que o aluno seja confrontado a atividades significativas para seu processo de aprendizagem. A interface gráfica tem como função por um lado, estimular o aluno na sua interação com o sistema, por outro lado, permitir que o aluno saiba em cada instante onde ele se encontra e onde está a informação ou atividades que ele precisa. Isto garante o conceito de ergonomia. No entanto, a ergonomia, sozinha, não propicia a reflexão nem os necessários momentos em que o aluno questiona seu processo de aprendizagem (CHOPLIN et al., 1998), pelo que sua implementação deve ser muito bem pensada, utilizando critérios estabelecidos pelos diferentes paradigmas pedagógicos considerados para a implementação do STI (DILLENBOURG, 1998). A interface deve refletir as estratégias pedagógicas, pelo que deve ser didática.

A história do desenvolvimento dos STI mostra uma evolução em etapas, onde em cada etapa a importância de uma das componentes foi enfatizada. As etapas do desenvolvimento dos STI são apresentadas a seguir, num estudo de como foi

utilizada a Inteligência Artificial para implementar os módulos do sistema e onde são apresentados os principais sistemas desenvolvidos que influenciam, até hoje, nas diversas direções de pesquisas nesta área.