Protótipo de sistema tutor inteligente para avaliação de aluno em ambiente virtual de aprendizagem com intercâmbio de dados em JSON

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS FRANCISCO BELTRÃO

CURSO DE LICENCIATURA EM INFORMÁTICA

Ana Paula Juliana Perin

Protótipo de Sistema Tutor Inteligente para

Avaliação de Aluno em Ambiente Virtual de

Aprendizagem com Intercâmbio de Dados em

JSON

Francisco Beltrão, Paraná

2017

Protótipo de Sistema Tutor Inteligente para Avaliação de

Aluno em Ambiente Virtual de Aprendizagem com

Intercâmbio de Dados em JSON

Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado a Universidade Tecnológica Federal – Campus Francisco Beltrão, como parte das exigências para a obtenção do título de Licenciado em Informática.

Orientador: Prof. Dr. Rafael Wild

Coorientador: Prof. Ms. Wellton Costa de Oliveira

Francisco Beltrão, Paraná

2017

Ana Paula Juliana Perin

Protótipo de Sistema Tutor Inteligente para Avaliação de Aluno em Ambiente Virtual de Aprendizagem com Intercâmbio de Dados em JSON/ Ana Paula Juliana Perin. – Francisco Beltrão, Paraná,

2017-43p. : il. (alguma cor.) ; 30 cm. Orientador: Prof. Dr. Rafael Wild monografia – , 2017.

1. Palavra-chave1. 2. Palavra-chave2. I. Orientador. II. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. III. Campus Francisco Beltrão. IV. Título

Protótipo de Sistema Tutor Inteligente para Avaliação de

Aluno em Ambiente Virtual de Aprendizagem com

Intercâmbio de Dados em JSON

Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado a Universidade Tecnológica Federal – Campus Francisco Beltrão, como parte das exigências para a obtenção do título de Licenciado em Informática.

Trabalho aprovado. Francisco Beltrão, Paraná, 31 de Outubro de 2017.

Prof. Dr. Rafael Wild UTFPR (Orientador)

Prof. Dr. Ademir Roberto Freddo UFFS (Membro Banca)

Prof. Dr. Francisco Antonio Fernandes Reinaldo

UTFPR (Membro Banca)

Dedico este trabalho à minha família, em especial ao meu irmão Everton e ao meu sobrinho Arthur.

Agradeço em primeiro lugar à Deus, pela saúde e força para superar as dificuldades, e por iluminar meu caminho durante esta caminhada.

Ao Curso de Licenciatura em Informática da UTFPR, e às pessoas com quem convivi nesses espaços ao longo desses anos

Aos professores e orientadores de PIBID, Flávio Almeida e Silva, Rafael Wild, Gustavo Yugi Sato e Maici Duarte Leite e aos professores de Iniciação Tecnológica, Rodrigo Lingnau e Francisco Reinaldo por contribuírem para minha formação pessoal e profissional, pela confiança, apoio e incentivo.

À professora e coordenadora atual Maici, e aos professores e coordenadores anterio-res Ademir e Rafael, pelo convívio, apoio, compreensão e pela amizade.

Agradeço também à todos os professores que me acompanharam durante a gradua-ção, em especial ao Prof. Orientador Rafael Wild e ao Prof. Wellton Costa de Oliveira, responsáveis pela realização deste trabalho.

À minha família, por sua capacidade de acreditar em mim e investir em mim, em especial aos meus pais, Arlete e Alvacir, pelo amor incondicional e pela paciência. Por terem feito o possível e o impossível para me oferecerem a oportunidade de estudar , nunca deixando que as dificuldades acabassem com os meus sonhos, serei imensamente grata. Mãe, heroína que me deu apoio e incentivo nas horas difíceis, de desânimo e cansaço. Seu cuidado e dedicação me deram esperança para seguir, você é minha inspiração! Pai, apesar de todas as dificuldades, sua presença significou segurança e certeza de que não estou sozinha nessa caminhada, para mim foi muito importante. Amo vocês!

Aos meus irmãos Everton e Bruna, que mesmo inconscientemente me incentivaram a correr atrás dos meus objetivos, agradeço de coração.

Agradeço também à minha vó Alice, e aos meus padrinhos Lizete e Rudinei, pelo apoio e força. Muito obrigado!

Às minhas amigas Elizandra Carlon Schreiber e Caroline de Souza Campanha, companheiras de trabalhos e irmãs na amizade que fizeram parte da minha formação e que vão continuar presentes em minha vida com certeza.

À minha gata (Mima) pelo companheirismo nos momentos de estudo. E à todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha formação, o meu muito obrigado!

"O essencial, com efeito, na educação, não é a doutrina ensinada, é o despertar." Ernest Renan

No mundo conteporâneo, a presença de tecnologias digitais como computadores, tablets e smartphones somadas às redes sociais fazem que a criação e trocas de informações cresçam de maneira exponencial. Com tanta informação à disposição, aumentam as possibilidades de desenvolver atividades para geração de conhecimento não apenas em contexto escolar, mas em qualquer contexto. A educação escolar pode utilizar desta grande disponibilização de informação e conectividade para desenvolver novas formas de ensino para melhorar a aprendizagem de seus alunos. Ambientes virtuais de aprendizagem entram neste contexto como um mediador entre disciplinas e alunos, possibilitando professores enviarem atividades, arquivos, conteúdos e outros recursos voltados à educação. Geralmente, tais ambientes não possuem uma adaptabilidade de atividades ou de conteúdos de acordo com a aprendizagem do aluno. Os Sistemas Tutores Inteligentes proporcionam as ferramentas para diminuir o

gap entre o que existe e o que seria ideal ter. Este trabalho tem como objetivo desenvolver

um Protótipo de Sistema Tutor Inteligente baseado em atividades voltado a ambientes virtuais de aprendizagem utilizando o intercâmbio de dados através da tecnologia JSON, o que possibilita que qualquer linguagem de programação possa receber e enviar dados de maneira rápida e independente de plataforma. Os resultados foram satisfatórios pelo fato de concluir com uma ferramenta funcional e com possibilidades de continuação e ampliação, pois o código está livre para utilização, melhorias e distribuição. Com este trabalho espera-se contribuir com a sociedade, principalmente na educação mediada por computador.

Palavras-chave: Ambiente Virtual de Aprendizagem. Sistemas Tutores Inteligente.

ABSTRACT

In the contemporary world, the presence of digital technologies such as computers, tablets and smartphones added to social networks makes the creation and exchange of information grow exponentially. With so much information available, the possibilities for developing knowledge generation activities increase, not only in the school context, but in any context. School education can use this large availability of information and connectivity to develop new ways of teaching to improve the learning of its students. Virtual learning environments enter into this context as a mediator between disciplines and students, enabling teachers to send activities, archives, content and other resources aimed at education. Generally, such environments do not have an adaptability of activities or contents according to student learning. Intelligent Tutors provide the tools to decrease textit GAP between what exists and what it would be ideal to have. The objective of this work is to develop an Intelligent Activity-Based Tutorial Prototype based on virtual learning environments using data exchange using JSON technology, which allows any programming language to receive and send data quickly and independently of platform. The results have been satisfactory because it concludes with a functional tool with possibilities of continuation and expansion, since the code is free for use, improvements and distribution. This work is expected to contribute to society, especially in computer mediated education.

Keywords: Virtual Learning Environment. System Tutoring Intelligent. JSON. Data

Figura 1 – Arquitetura básica de um STI . . . 18

Figura 2 – Arquitetura geral de um STI . . . 20

Figura 3 – Visão Geral do Sistema . . . 23

Figura 4 – Diagrama de casos de uso da Ferramenta de Autoria . . . 24

Figura 5 – Diagrama ER . . . 25

Figura 6 – Prototipação da página inicial. . . 26

Figura 7 – Código do modulo do aluno que armazena o histórico de desempenho do aluno e calcula a porcentagem de acertos do aluno. . . 28

Figura 8 – Script que gera relatório de desempenho do aluno . . . 28

Figura 9 – Trecho do código da estratégica feita módulo pedagógico. . . 29

Figura 10 – Parte do código do módulo especialista acessando as atividades. . . 29

Figura 11 – Parte do código do módulo especialista que gera o arquivo JSON e grava em disco. . . 30

Figura 12 – Exemplo de arquivo JSON que será enviado ao SISTO. . . 31

Figura 13 – Exemplo de arquivo JSON contendo as respostas do aluno. . . 31

Figura 14 – Ferramenta de autoria. . . 33

Figura 15 – Formulário de cadastro de assunto. . . 33

Figura 16 – Página de visualização de atividades. . . 34

Figura 17 – Formulario de cadastro de atividade. . . 34

Figura 18 – Página de visualização de atividade com registro. . . 35

Figura 19 – Página contendo às atividades apresentadas ao aluno . . . 35

Figura 20 – Página contendo às atividades apresentadas ao aluno. . . 36

Figura 21 – Mensagem de relatório de acerto. . . 36

Figura 22 – Mensagem de relatório de erro. . . 37

Figura 23 – Imagem ilustrativa do relógio Android Wear com a alternativa D se-lecionada para ser escolhida (à esquerda) e Imagem ilistrativa de um relatório de questões respondidas via relógio (à direita) . . . 38

Figura 24 – Imagem ilustrativa deuma lista de atividades para serem respondidas via dispositivo móvel.. . . 38

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AVA Ambiente Virtual de Aprendizagem

CAI Computer- Assisted Instruction

IA Inteligência Artificial

ICAI Inteligent Computer Assisted Instruction JSON JavaScript Object Notation

STI Sistema Tutor Inteligente

Sisto Sisto-Um Sistema Web Para a Interação Aluno-Professor-Disciplina: Unindo Redes Sociais e Ambientes Virtuais de Aprendizagem

SUMÁRIO

2.1 Premissas Pedagógicas e Teorias da Avaliação . . . 15

2.1.1 Avaliação Diagnóstica . . . 16

2.1.2 Avaliação Formativa . . . 16

2.1.3 Avaliação Somativa . . . 17

2.2 Sistemas Tutores Inteligentes . . . 17

2.2.1 Módulo de interface . . . 19

2.2.2 Módulo Especialista . . . 19

2.2.3 Módulo Pedagógico . . . 19

2.2.4 Módulo do aluno . . . 19

2.3 Ambiente Virtual de Aprendizagem . . . 21

2.3.1 Trabalhos correlatos . . . 22

3 METODOLOGIA . . . 23

3.1 Visão Geral . . . 23

3.2 Modelagem e Prototipação da Ferramenta de Autoria . . . 24

3.2.1 Levantamento de requisitos e Casos de Uso . . . 24

3.2.2 Modelo Entidade-Relacionamento . . . 25

3.2.3 Prototipação da interface gráfica . . . 25

3.3 Implementação da Ferramenta de Autoria . . . 25

3.4 Desenvolvimento do Sistema Tutor Inteligente (STI) . . . 27

3.4.1 Implementação da função moduloAluno() do STI . . . 27

3.4.2 Implementação da função moduloPedagogico() do STI . . . 28

3.4.3 Implementação da função moduloEspecialista() do STI . . . 29

3.5 Integração do Sistema com o AVA usando JSON . . . 30 3.6 Tecnologias e ferramentas envolvidas no desenvolvimento do trabalho 32

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO . . . 33

4.1 Demonstração da ferramenta em união com o SISTO . . . 33

4.2 Possibilidades de integração baseado nos resultados . . . 37

4.3 Discussão . . . 39

5 COSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS . . . 41

5.1 Trabalhos Futuros . . . 41

1 INTRODUÇÃO

Este capítulo apresenta uma introdução ao trabalho proposto, abordando conside-rações iniciais, objetivos do trabalho, justificativas, motivação e estrutura do trabalho.

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

As redes de relacionamento virtuais passaram a fazer parte do cotidiano das pessoas, principalmente na vida de crianças e adolescentes ainda em período escolar. É nela que elas se comunicam, interagem e se informam em sua grande parte no mundo contemporâneo. Os principais tipos de ferramentas neste estilo são Facebook e Twitter, sendo os mais utilizados pelos adolescentes e até pela escola como ferramenta de comunicação entre alunos e professores. Neste contexto escolar, nota-se que atualmente o alto número de alunos para poucos professores faz com que as aulas não sejam direcionadas para cada aluno, sendo ministradas de maneira padrão e geral, ou seja, o tutor (professor) não se adapta à aprendizagem de cada aluno, o que seria o ideal mas é praticamente impossível atualmente. Diante disso, surge a pergunta: seria possível utilizarmos as mídias sociais (estilo facebook) no contexto escolar em que cada aluno tem seu estudo adaptado com o

decorrer de sua utilização?

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

Criar um sistema tutor inteligente para gerar atividades individualizadas através de um ambiente virtual de aprendizagem baseado em rede social.

1.2.2 Objetivos específicos

Realizar levantamento bibliográfico sobre a literatura de sistemas tutores inteligentes e ambiente virtual de aprendizagem; Escolher um ambiente virtual de aprendizagem com características de rede social para ser base para o sistema tutor inteligente que será desenvolvido. Levantar requisitos de um tutor inteligente integrado a um de ambiente virtual de aprendizagem baseado em rede social escolhido no item anterior; Realizar a modelagem, a implementação e os testes do tutor inteligente integrado ao AVA escolhido.

Capítulo 1. Introdução 14

1.3 JUSTIFICATIVAS

Sabe-se que as redes sociais estão sendo bastante utilizadas pelos adolescentes e até escolas como ferramentas de comunicação entre alunos e professores para tratar de temas da escola. Facebook e Twitter são os principais tipos de ferramentas nesse estilo. Esta monografia descreve uma proposta de aperfeiçoamento para ambiente virtual de aprendizagem baseado em rede social, com o desenvolvimento de um Módulo Pedagógico, com o objetivo de proporcionar ao aluno atividades selecionadas segundo um processo de escolha auxiliado por computador. Neste sistema, o Módulo Pedagógico, com base nos dados do Módulo do Aluno, que fará comparação de seus dado com dos dados do Módulo Especialista, criará estratégias de ensino baseado no desempenho do aluno para posteriormente identificar o grau de dificuldade do aluno em relação ao conteúdo, e possíveis falhas de assimilação do conteúdo. Esta abordagem é importante, porque pode ser uma contribuição para o campo da tecnologia educacional, principalmente no apoio à aprendizagem mediada por computador.

1.4 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO

Neste capítulo foi apresentada a introdução, fazendo as considerações iniciais, os objetivos do trabalho e a justificativa que motivou o desenvolvimento deste trabalho. No capítulo 2 é apresentada a fundamentação teórica dos conceitos abordados neste trabalho, tais como Premissas pedagógicas e Teorias da Avaliação, Sistema Tutor Inteligente e Ambientes Virtuais de Aprendizagem. No capítulo 3, uma apresentação da metodologia do trabalho é apresentada, mostrando a visão geral do sistema, a prototipação e modelagem, o desenvolvimento da ferramenta e como os módulos do Sistema tutor inteligente foram desenvlvidos e implementados. Os resultados e discussão do trabalho são apresentados no capítulo 4. E por fim, as considerações finais e sugestão para trabalhos futuros no capítulo 5.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Neste capítulo é apresentada a fundamentação teórica dos conceitos abordados neste trabalho tais com Premissas pedagógicas e Teorias da Avaliação, Sistema Tutor Inteligente e Ambientes Virtuais de Aprendizagem.

2.1 Premissas Pedagógicas e Teorias da Avaliação

O ato de avaliar busca compreender os conhecimentos e habilidades dos alunos ante uma situação e é uma "ferramenta"de auxilio como indicador para o professor/educador decidir sobre medidas a serem adotadas no gerenciamento do processo de ensino. A avaliação envolve escolher o momento e a frequência com que deve-se realizá-la (OLIVEIRA,

2008). Para Libâneo 1994, “A avaliação possibilita o conhecimento de cada um, da sua posição em relação à classe, estabelecendo uma base para as atividades de ensino e aprendizagem”. Ao escolher os objetos para a avaliação e análise do desempenho dos alunos, o professor deve ter entendimento quanto aos objetivos que espera alcançar. O processo avaliativo não é um fim, mas um meio que torna possível verificar se os objetivos estão sendo alcançados, identificando os alunos que precisam de atenção individual (OLIVEIRA,

2008). Diante disso, entende-se que a avaliação deve ser entendida como um suporte na condução do ato de ensinar e aprender e que, portanto, uma boa prática avaliativa permite a análise dos resultados e a escolha dos passos seguintes. "A avaliação subsidia o professor com elementos para uma reflexão contínua sobre a sua prática, sobre a criação de novos instrumentos de trabalho e a retomada de aspectos que devem ser revistos, ajustados ou reconhecidos como adequados para o processo de aprendizagem individual ou de todo grupo. Para o aluno, é o instrumento de tomada de consciência de suas conquistas, dificuldades e possibilidades para reorganização de seu investimento na tarefa de aprender. Para a escola, possibilita definir prioridades e localizar quais aspectos das ações educacionais demandam maior apoio (MEC/SEF, 2000). Libâneo 1994 descreve que a avaliação pode ocorrer de maneiras diferentes e não se restringe ou refere-se à provas e notas. Ela deve satisfazer ao menos três funções: a pedagógico-didática, que cumprindo sua função, na avaliação, contribui para a assimilação e fixação dos conteúdos, pois com a correção dos erros cometidos e identificados é possível aprimorar, ampliar e aprofundar conhecimetos e habilidades e, desta forma, o desenvolvimento das capacidades cognitivas; a função pedagógico-didática que refere-se ao papel da avaliação no cumprimento dos objetivos; e a diagnóstico que permite identificar dificuldades e progressos do aluno, a atuação do professor, e ajuda a determinar as modificações do processo de ensino para melhor cumprir as exigências e alcançar os objetivos. É durante todo o processo de ensino

Capítulo 2. Fundamentação Teórica 16

que deve-se realizar avaliações com finalidade de diagnosticar a turma, ou aluno de maneira específica para corrigir as falhas e estimular acertos. Por fim, há a função controle, que refere-se aos meios e frequências para verificar a qualidade dos resultados escolares, é onde é possível fazer um diagnóstico da turma em relação às praticas pegagógicas. Essa função pode ocorrer de formas diversas, como acontece muitas vezes durante as aulas onde o professor avalia e percebe a evolução da turma ou do aluno, sem qualificar os resultados, ou , pode-se ainda portar o controle parcial ao final de cada bimestre ou semestre, por exemplo, ao realizar uma avaliação. "[...] a avaliação é uma tarefa complexa que não se resume à realização de provas e atribuição de notas. A mensuração apenas proporciona dados que devem ser submetidos a uma apreciação qualitativa"(LIBâNEO, 1994).

Listadas as três funções da avaliação, Haydt1994 menciona três modalidades de avaliação existentes: diagnóstica, formativa e somativa.

2.1.1 Avaliação Diagnóstica

Esse é o tipo de avaliação que geralmente realiza-se no inicio do ano letivo e é quando o professor verifica os conhecimentos prévios dos alunos, o que eles sabem ou não sobre os conteúdos e não tem finalidade de atribuir nota.

Segundo Luckesi (1990), o diagnóstico é o primeiro passo para coletar as informações necessárias e relevantes para mensurar a aprendizagem do(s) aluno(s). Para Haydt (1998) aplica-se para descrever possíveis problemas de aprendizagem e suas possíveis causas, numa tentativa de corrigir .

“[...]para avaliar, o primeiro ato básico é o de diagnosticar, que implica, como seu primeiro passo,coletar dados relevantes, que configurem o estado de aprendizagem do educando ou dos educandos”(LUCKESI, 1990). Por este motivo, os autores tratam a importância dessa modalidade de avaliação no período do ano letivo, para verificar o que os alunos aprenderam nos anos anteriores e quais os conhecimentos já adquiridos estão levando para a nova série.

2.1.2 Avaliação Formativa

A avaliação formativa oferece informações para aperfeiçoamento do processo de ensino, e contribui para verificar se os objetivos foram ou não alcançados. Tem função de reestruturar e repensar outras propostas para que o aluno possa aprender e acontece durante todo o processo de ensino. E também não há atribuição de nota (CAMARGO,

2010).

Segundo Haydt(1994), é através da união da avaliação diagnóstica com a avaliação formativa que é possível que o aluno conheça seus avanços e suas limitações para procurar novos estímulos. Este pensamento de avaliação é basicamente orientadora, pois auxilia

tanto no estudo do aluno como o trabalho do professor. A ideia da avaliação orientadora não é identificar o sucesso e fracasso do aluno para fins classificatórios, mas sim, verificar suas dificuldades para apontar ações adequadas ao ensino que ajudem atingir níveis mais complexos de aprendizagem.

“A idéia de avaliação formativa sistematiza o funcionamento, levando o professor a observar mais metodicamente os alunos, a compreender melhor seus funcionamentos, de modo a ajustar de maneira mais sistemática e individualizada suas intervenções pedagógicas e as situações didáticas que propõe, tudo isso na expectativa de otimizar as aprendizagens."A avaliação formativa está portanto centrada essencial, direta e imediatamente sobre a gestão das aprendizagens dos alunos (pelo professor e pelos interessados)"(PERRENOUD, 1998).

2.1.3 Avaliação Somativa

Camargo (2010 apud (HAYDT, 1988)), a avaliação somativa acontece no final do processo de ensino. Serve para ver o que o aluno aprendeu depois de todo conteúdo trabalhado pelo professor. São atribuídas notas que serão divulgadas posteriormente.

"A avaliação somativa, com função classificatória, realiza- se ao final de um curso, período letivo ou unidade de ensino, e consiste em classificar os alunos de acordo com níveis de aproveitamento previamente estabelecidos, geralmente tendo em vista sua promoção de uma série para outra, ou de um grau para outro."Camargo (2010 apud (HAYDT, 1988)).

Sendo a a valiação um processo que possibilita a coleta de informações/dados, os processos usados para tal são chamados de instrumentos de avaliação. Haydt (1994) apre-senta uma grande variedade de instrumentos de avaliação, sendo eles: A observação e seu registro; Auto avaliação; Prova Oral; Questões dissertativas e Avaliação de Testagem, que não cabem no escopo do trabalho; Questão de resposta curta; Questão de lacuna;Questão de certo/errado ou resposta alternada; Questão de acasalamento, correlaçao ou combinação, que poderiam ser implementados no escopo do trabalho e Questão de multipla escolha, que foi a escolhida, pois através dessa forma de avaliação é possivel verificar o conhecimento e também a capacidade de compreesão, interpretação e aplicação, além da facilidade de correção.

2.2 Sistemas Tutores Inteligentes

Os primeiros sistemas educacionais com a integração da Inteligência Artificial sugiram na década de 60 (CAI - Computer Assisted Instruction). Esses programas eram chamados de lineares pois apresentavam somente os conteúdos ao aluno sem alterar a ordem das atividades definidas pelo programador e estimular a evolução de seu aprendizado. “Os CAIs apenas apresentavam o conteúdo, não instigando o aprendizado evolutivo do aluno frente ao software. Sendo assim, o aluno seguia uma sequência finita e pré-determinada

2.2.1 Módulo de interface

Este módulo é importante para o sucesso de um tutor ou um sistema interativo. É responsavel pela interação do aluno com o sistema, por apresentar o material instrucional e receber as solicitações do usuário.

2.2.2 Módulo Especialista

Serve de base para a construção do Modelo especialista. É neste módulo que as informações que serão mostradas ao aluno ficam armazenadas. Ele é responsável por fornecer os conteúdos à serem apresentados.

2.2.3 Módulo Pedagógico

Este módulo está profundamente ligado ao módulo do aluno. Nele contém estra-tégias pedagógicas de ensino e decide quais serão utilizadas, isto é, este módulo quem determina qual informação será apresentada e como sera apresentada. Eberspächer (1998 apud (KEARSLEY,1987) ) compartilha que, entre os modelos que contemplam as técnicas utilizadas na construção de tutores, estão:

• Diálogo de iniciativa mista Neste tipo de sistema, o tutor busca ensinar o aluno através de um conversa baseada no método socrático, partindo de conhecimentos que o aluno já domina. A tutoria acontece através de perguntas e diálogos, guiando o aluno atirar suas próprias conclusões.

• Treinadores Utiliza atividades de distração, como jogos, para transmitir conceitos relacionados ao que se quer ensinar. O sistema é constituído de estratégias pedagógi-cas de orientação e cooperação, observa o aluno e fornece apoio quando solicitado para que progrida.

• Identificação de distúrbios Neste contexto, avalia-se o desempenho do aluno de modo a se identificar suas falhas de aprendizagem que serão detectadas durante o desenvolvimento de uma atividade e, a partir de um catalogo, identificar qual o ponto instrucional não está sendo assimilado corretamente.

• Micromundos “O conceito de micromundos nem sempre é citado (e aceito) como um paradigma efetivo nas pesquisas de ITS, porque não obrigatoriamente utilizam técnicas de IA em sua construção”. Eberspächer(1998 apud (KEARSLEY,1987))

2.2.4 Módulo do aluno

É onde estão armazenadas as características do aluno. É a representação de seu conhecimento e dos erros cometidos. Segundo Leite (2013 apud (COSTA; WERNECK,

2.3 Ambiente Virtual de Aprendizagem

O computador e suas tecnologias surgem como auxiliador na prática didática oferecendo recursos além do livro didático, envolvendo diferentes ferramentas que possibi-litam a inserção de novas informações no cotidiano escolar relacionando com situações vivenciadas pelos estudantes. Impulsionadas por avanços recentes, as tecnologias da informação e da comunicação estão sendo cada vez mais empregadas na educação. A utilização dessas tecnologias possibilita a criação de um caminho alternativo que liga o aluno ao conhecimento, favorecendo o desenvolvimento de novos métodos e práticas de ensino-aprendizagem(GUERRA, 2000). Os ambientes virtuais de aprendizagem são sistemas computacionais de suporte à atividades mediadas por computador. Permitem integrar diferentes recursos que auxiliam no processo de ensino-aprendizagem tendo em vista atingir determinados objetivos. Segundo (ALMEIDA, 2003):

“Os recursos dos ambientes digitais de aprendizagem são basicamente os mesmos existentes na internet (correio, fórum, bate-papo, conferência, banco de recursos, etc.), com a vantagem de propiciar a gestão da informação segundo critérios preestabelecidos de organização definidos de acordo com as características de cada software. Possuem bancos de informações representadas em diferentes mídias (textos, imagens, vídeos, hipertextos), e interligadas com conexões constituídas de links internos ou externos ao sistema.”

Em um AVA (Ambiente Virtual de Aprendizagem), é possível acompanhar o processo de aprendizagem do aluno e gerar relatórios sobre sua performace. lguns exemplos de AVA :

• Amadeus: Ambiente virtual de aprendizagem que tem como principal propósito contribuir com o desenvolvimento social pela formação e educação para todos, reduzindo custos, gerando empregos e negócios, e consequentemente melhorando o atendimento ao cidadão, além da democratização do conhecimento.E um projeto concebido por alunos no grupo de pesquisa CCTE 1 _{do Centro de Informática da}

UFPE (GOMES et al.,2009).

• Moodle: O Moodle é um ambiente virtual de aprendizagem que oferece aos profes-sores a possibilidade de criar e conduzir cursos presencfiais e a distância, por meio de atividades (ROSTAS; ROSTAS, 2009).

• Sisto: É uma aplicação mista de rede social e AVA desenvolvida de forma que estudantes sejam motivados a utilizá-la, pois a maioria, já está familiarizado com ambientes interativos, e os professores podem desenvolver perguntas na forma de

Capítulo 2. Fundamentação Teórica 22

enquetes, propor trabalhos em forma de fóruns, inserir documentos de texto, pdf’s, apresentações relacionadas com suas disciplinas para acesso dos alunos, além da possibilidade acompanhá-los no decorrer das atividades. (OLIVEIRA; PINHEIRO,

2010)

• Redu: Plataforma Social Educacional, um Ambiente para Ensino e Aprendizagem que busca aprimorar as formas de comunicação, colaboração, percepção e mobilidade com a finalidade de apoiar e integrar professores e aprendizes.(GOMES; JUNIOR; SOUZA, 2012).

2.3.1 Trabalhos correlatos

• Farma: Ferramenta de autoria para remediar erros com Mobilidade na Aprendi-zagem. Facilita a construção e distribuição de objetos de Aprendizagem para o ensino de matemática oferecendo mecanismos que possibilitam o desenvolvimento de atividades que incentivem o incremento da capacidade de abstração do aluno. (MARCZAL et al., 2015).

• SEI-Sistema de Ensino Inteligente: Este projeto estuda características e técnicas de inteligência artificial para o desenvolvimento de sistemas tutores capazes de atender bem às necessidades de professores e alunos. A idéia do projeto é estudar as principais tendências da área de sistemas tutores para aplicá-las e validá-las através da criação do “Sei ”, um software para ensino, através da Web, capaz de se aprender as características de cada estudante e se adaptar a elas, possibilitando um ensino diferenciado para cada estudante. Para tanto, são utilizados os conceitos de bases de conhecimentos e agentes inteligentes de software, estruturados a partir de uma arquitetura concebida justamente para criação de sistemas adaptativos(LOUREIRO et al., 2016).

tabela "bd_atividade", selecionado através do id passado por parâmetro, apresentando os dados inseridos e permitindo que seja alterado através de uma nova conexão com o banco, atualizando o comando UPDATE. Da mesma forma, para que o professor deseje excluir uma determinada atividade, o botão "excluir"foi implementado passando o id daquela atividade específica por parâmetro e enviando para o arquivo manipulandoAtividade que realiza a conexão com o banco de dados, seleciona a atividade através de seu id, e com o comando SQL DELETE será retirado da base de dados, deletando assim a atividade. De mesma forma acontece com a opção editar e excluir assunto.

3.4 Desenvolvimento do Sistema Tutor Inteligente (STI)

Nesta seção será apresentado o desenvolvimento da arquitetura do Sistema Tutor Inteligente proposta neste trabalho. Ela mostra passo-a-passo a implementação de cada um dos módulos dentro do STI que são: Módulo do aluno, módulo pedagógico e módulo especialista; Para implementar os módulos que compõem o STI, foi optado por fazer com que cada um destes módulos fossem uma função dentro do PHP, ou seja, a função modu-loAluno(), moduloPedagogico() e moduloEspecialista() dentro de um arquivo chamado sti.php.

3.4.1 Implementação da função moduloAluno() do STI

O módulo do aluno é responsável por receber as respostas das atividades do aluno (um JSON), interpretar esses dados e armazenar na base de dados respostas tais respostas. Ele também é responsável por fazer e enviar o cálculo da porcentagem de acertos do aluno ao módulo pedagógico. Este cálculo é realizado da seguinte maneira: para saber a porcentagem de acertos, é necessário multiplicar o número de acertos do aluno por 100 e após isso, realizar a divisão pelo número total de atividades, conforme equação 3.1.

porcentagemAluno= numeroAcertos ∗ 100

numeroT otalAtividades (3.1)

Este cálculo foi implementado em PHP (conforme especificação delineada para este trabalho) dentro da função moduloAluno(). Este módulo também realiza o armazenamento de cada resposta do aluno em base de dados. A figura 7 mostra o código que implementa isso.

O módulo do aluno também tem como objetivo gerar o relatório de desempenho a ser retornado para o SISTo e assim apresentado ao aluno. A figura Figura 8mostra esta implementação.

Capítulo 3. Metodologia 32

3.6 Tecnologias e ferramentas envolvidas no desenvolvimento do

trabalho

• Sistema Operacional GNU/Linux (Debian 9.0 Stretch); • Apache 2, como servidor web HTTP;

• PHP7, como linguagem script; • JSON, para intercâmbio de dados;

• MariaDB, como Gerenciador de banco de dados; • PhpMyAdmin, como interface para o MariaDB;

• MySQL Workbench, para geração de Modelos de Banco de Dados; • Atom como editor dos scripts;

4.3 Discussão

Este trabalho mostrou o processo de desenvolvimento de um sistema tutor inteligente para ser utilizado em ambientes virtuais de aprendizagem utilizando JSON para intercâmbio de dados, facilitando a troca de dados em qualquer linguagem de programação que dê suporte. Uma ferramenta de autoria foi desenvolvida para dar suporte à criação de atividades de maneira simples. Este sistema possibilita uma visão real sobre como realizar a avaliação de estudantes utilizando uma ferramenta automática de acordo com as respostas do aluno. Isso faz com que a lacuna existente em ambientes virtuais de aprendizagem e estudante seja diminuída, lacuna esta que corresponde à falta de adaptabilidade de atividades proposta por professores.

Pelo que foi visto de maneira empírica no decorrer deste trabalho, professores passam muito tempo criando atividades e avaliando as respostas das atividades propostas aos alunos. Essa atividade seria parcialmente suprida pela ferramenta proposta neste trabalho. Uma possibilidade para isso seria a criação das atividades via ferramenta de autoria de maneira colaborativa, onde vários professores da mesma disciplina pela internet. Isso criaria uma base de dados (criada colaborativamente) com muitas atividades, onde o professor escolheria quantas rodadas e atividades por bateria quisesse ou qual a porcentagem aceitável para passar para o próximo assunto ou para nova rodada e de maneira automática o sistema escolheria as atividades, disponibilizando automaticamente para os alunos, recebendo posteriormente um relatório de cada aluno, não se preocupando com criar novas atividades pois quem faria esta parte seria o Sistema Tutor Inteligente.

Uma questão que ficou em aberto foi a seguinte situação: o que acontece com os alunos que reprovam três vezes num mesmo assunto? Esse problema, encontrado no decorrer da construção do sistema proposto neste trabalho, não se refere apenas ao sistema tutor inteligente, mas é uma abstração com o que acontece no mundo real de situações de alunos e professores. Será que o professor deixa o aluno reprovar até desistir e desmotivar o aluno ou será que ele depois de um tempo, o aluno poderia passar para outro assunto ou disciplina, com uma nota que não conseguiu alcançar as metas? Por exemplo, atualmente na Universidade Tecnológica Federal do Paraná, se o aluno não atinge nota seis, reprova, porém se atingir 4.0, pode passar para a próxima disciplina que teria aquela como requisito obrigatório. Essas situações são importantes para modelar no futuro, em um posterior desenvolvimento deste sistema tutor inteligente. NO entanto, esta é uma discussão que ultrapassa o escopo deste trabalho e carece de uma conversa mais aberta com professores em situação de sala de aula.

Com o código disponível e com licença livre, amplia-se a possibilidade do desen-volvimento colaborativo ou mesmo a divulgação da ferramenta. Desta forma, outras pessoas poderão utilizar o sistema proposto neste trabalho, contribuindo desta forma para a sociedade, principalmente no que tange a educação e informática. O projeto encontra-se

Capítulo 4. Resultados e Discussão 40

5 COSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS

FUTUROS

Este trabalho teve como objetivo a criação de um Sistema Tutor Inteligente para adaptação de atividades de alunos de acordo com suas respostas utilizando o JSON como intercâmbio de dados para ambientes virtuais de aprendizagem, com a criação de uma ferramenta de autoria para o cadastro de atividades que serão utilizados para análise do STI. O sistema foi pensado, idealizado, modelado, implementado e testado, baseando-se nas teorias clássicas e mais novas de Sistema Tutor Inteligente, proporcionando uma ferramenta bem embasada teoricamente falando. A utilização do JSON se fez muito eficaz por ter uma linguagem fácil e de fácil manipulação nas linguagens utilizadas neste trabalho, sendo esta uma linguagem de intercâmbio de dados mais utilizadas atualmente. Os resultados foram atingidos com sucesso por satisfazerem o objetivo geral e os objetivos específicos, disponibilizando uma ferramenta funcional que permite a amplicação e melhorias futuras por ser um software livre com código fonte aberto com possibilidade de utilização, melhorias e compartilhamento, isso faz com que o trabalho tenha um carater de retorno pra sociedade, principalmente no âmbito da educação mediada por computação. Espera-se que no futuro esta ferramenta serja ampliada e aplicada em escolas e ambientes educacionais.

5.1 Trabalhos Futuros

Sugere-se como trabalhos futuros a realização do desenvolvimento do script que apresenta ao professor o relatório de desempenho de deu aluno para que possa acompanhar seu desenvolvimento ante sua pedagogia; Um trabalho de suma importância que deve ser implementada é a ampliação dos mais variados aspectos do módulo pedagógico e do módulo estudante, sendo que esta linha de pesquisa de Sistema Tutor Inteligentetem possibilitada o desenvolvimento de muitos trabalhos e linhas de pesquisa pelo mundo a fora, como a de Tutores Afetivos. Sugere-se também desenvolver o ambiente para integração com as plataformas citadas no capítulo 3, que é o desenvolvimento de um aplivativo Android em java, de iPhone em swift ou para Windows Phone em C# para que tenham a possibilidade de receber o JSON e renderizar as perguntas, criando assim possibilidades de maiores integrações em dispositivos móveis.

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