ARCABOUÇO TEÓRICO PARA A CONSTRUÇÃO DE UM OBJETO
VIRTUAL DE APRENDIZAGEM ADAPTADO AO ESTILO
COGNITIVO DO ALUNO
OLIVEIRA, Myke Morais1; KUSCHEL, Christian Felipe 2;CHICON, Patricia Mariotto Mozzaquatro3; QUARESMA, Cíndia Rosa Toniazzo4
RESUMO
O presente trabalho foi fundamentado no estudo de Objetos Virtuais de Aprendizagem e Estilos Cognitivos para a construção de um sistema que considera as preferências de aprendizagem do usuário, abordando como temática o ensino de algoritmos. Esta pesquisa propõe um arcabouço teórico para a construção de uma ferramenta adaptada ao estilo cognitivo do usuário, que possa ser utilizada para auxiliar no processo de aprendizagem de programação. Até o momento, a proposta da pesquisa encontra-se finalizada, na qual foram desenvolvidos os diagramas de caso de uso, diagrama de sequência e o diagrama de atividades, os quais contém todas as informações do projeto.
Palavras-Chave: Objeto Virtual de Aprendizagem. Arcabouço Teórico. Estilos Cognitivos. ABSTRACT
The present work has based on the study of Virtual Learning Objects and Cognitive Styles for the construction of a system that considers the learning preferences of its user, approaching as thematic the teaching of algorithms. This research proposes a theoretical framework for the construction of a tool that can be used to aid in the learning process of programming. Up to now, the research proposal is done, in which use case diagrams, sequence diagram and activity diagram have been developed, which contain all project information.
Keywords: Virtual Learning Object. Theoretical framework. Cognitive Styles. Algorithms.
1 Graduando em Ciência da Computação, Universidade de Cruz Alta (UNICRUZ). E-mail:
mykemoliveira@gmail.com
2
Graduando em Ciência da Computação, Universidade de Cruz Alta (UNICRUZ). E-mail: christiankuschel@hotmail.com
3 Professora do Curso de Ciência da Computação. Unicruz. E-mail: pmozzaquatro@unicruz.edu.br 4
INTRODUÇÃO
Vive-se na atualidade em um mundo tecnológico, onde a informação pode ser acessada por todos e em qualquer lugar. Tal evolução, questiona os padrões de ensino e aprendizagem tradicionais, em que as Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) são fundamentais para elevar o nível da educação. A utilização das TIC para aprimorar o ensino dentro da sala de aula tem sido alvo de muitos estudos, pois essas tecnologias têm um papel crucial para a formação dos discentes. (IAHNKE, 2014)
Com todo esse progresso tecnológico, não se pode ignorar que os estudantes já estão incluídos nesse meio digital, habituados a usar desktops, smartphones e tablets em seu dia a dia. Esse é o perfil dos jovens que estão incluídos na geração Nativos Digitais (PESCADOR, 2010). Os Nativos Digitais são aqueles que nasceram a partir da década de 90, em uma sociedade incluída às novas tecnologias, diferente das gerações passadas, que não tiveram muito acesso a todas essas ferramentas digitais. (COSTA et al. 2015)
Diante desse entendimento, entende-se que as TIC podem ter uma grande contribuição quando inseridas no contexto educacional, em que se pode construir softwares como, Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVA) (LIMA, 2015), frameworks (MEDEIROS, 2014), entre outras ferramentas instrucionais, que auxiliam no ensino de conteúdos disciplinais. De acordo com Belchior (2015), um grande impasse em cursos de TI (Tecnologia da Informação) é o ensino de programação. Em Ciência da Computação, por exemplo, observa-se que existe certa resistência nas aulas de programação (MARCOLINO et al. 2015). Tal dificuldade é reflexo, sobretudo, da falta de conceitos básicos de programação, principalmente pelo fato de os alunos não conseguirem achar soluções lógicas para seus problemas, o que pode gerar desistência logo no início do curso (ZANETTI, 2015). Esta questão pode estar relacionada com a forma de como o conteúdo é apresentado ao aluno, isto é, os métodos de ensino adotados pelo professor. (GOMES, 2010)
Há muitas abordagens e ferramentas que têm sido apresentadas para facilitar e melhorar a competência do aluno, para que o mesmo consiga resolver problemas usando as técnicas de programação. Existem soluções no meio acadêmico destinadas ao ensino de algoritmos que podem atender as questões mencionadas como, Sistemas Tutores Inteligentes (OLIVEIRA et al. 2014), Mundos Virtuais (AMARAL, 2015), Objetos de Aprendizagem
(OA) (WILEY, 2002) e Sistemas Hipermídia Adaptativos (PALAZZO, 2000). Os OA, também intitulados de Objetos Virtuais de Aprendizagem (OVA), são caracterizados como recursos digitais (e.g., mídias, textos, websites), em que abordam um determinado conteúdo, em diferentes fisionomias. (BEHAR et al. 2009)
Para encontrar a melhor maneira de apresentar o conteúdo ao usuário, podem-se utilizar recursos como a sensibilidade ao contexto, em que o ambiente possa reagir de forma proativa. A sensibilidade ao contexto consiste na capacidade do ambiente se adaptar às modificações que ocorrem em seu interior, e em consequência, responder de forma diligente a tudo que possa alterar seu contexto de atuação (PERNAS, 2009). Para melhor atender a esses aspectos, essa pesquisa vai trabalhar com a adaptação de um OVA de acordo com os estilos cognitivos do aprendiz, que segundo Bariani (1998), definem padrões da estrutura cognitiva de uma pessoa, sendo interpretados por fatores biológicos e influídos pela cultura.
Levando em consideração a problemática que existe em relação à aprendizagem de algoritmos, a proposta desta pesquisa é de desenvolver um arcabouço teórico com a proposta de um OVA para o ensino de algoritmos, que considere o estilo de aprendizagem do aluno. Nessa perspectiva, o sistema busca extrair informações dos usuários, e a partir dessas informações se adaptarem, considerando o contexto do usuário. As informações referem-se ao estilo cognitivo do aluno, baseando-se no estudo de Bariani (1998).
OBJETOS VIRTUAIS DE APRENDIZAGEM
Os OVA são recursos metodológicos educacionais que são constituídos de materiais pedagógicos aplicados para o processo de ensino e aprendizagem. Os OVA têm sido utilizados como um material de ensino a distância, possibilitando a interação e aquisição de novos conhecimentos. (PAULO; RIBAS; KNAUT, 2014)
Segundo Schmitt et al. (2013), os OVA envolvem diversos modelos de ensino em muitas áreas de atuação, e compreendem atributos como portabilidade, durabilidade, facilidade para atualização, entre outros. Os OVA também conseguem se integrar a outros OVA ou qualquer outro recurso digital, podendo ser facilmente manipulados. Um OVA pode ter muitas funções, assim como adaptar o conteúdo em sua arquitetura, alterar informações, qualquer alteração que possa melhorar sua adaptação.
Atualmente, pode-se dizer que os OVA são considerados materiais significativos no processo de ensino e aprendizagem, os quais podem ser facilmente encontrados na internet, por meio de repositórios, possibilitando, entre outras peculiaridades, a atenuação dos custos de materiais didáticos. Além de tudo, são recursos capazes de intensificar a reorganização de práticas educacionais, possibilitando novas formas de pensar sobre o uso da comunicação, informação e interação. (AUDINO; NASCIMENTO, 2010)
ESTILOS COGNITIVOS
Assim que os estilos cognitivos do usuário são identificados, recursos computacionais poderão ser determinados adequadamente, junto com a elaboração de materiais adaptados que vão possibilitar facilidade para o ensino e aprendizagem no AVA. (MOZZAQUATRO, 2010)
Saber o estilo cognitivo de cada aluno pode ser muito significativo para um professor que busca melhorar a aprendizagem desse indivíduo, para que o mesmo tenha uma noção das diferenças existentes e complementares entre seus alunos e, para que seus métodos de ensino possam ser diferenciados. Vale lembrar que esses estilos também influenciam aspectos como: interação social, práticas, solução de problemas, conceitos, entre outros. (MOZZAQUATRO, 2010)
Os estilos cognitivos, também conhecidos como estilos de aprendizagem, podem ser definidos como “heurísticas de alto nível que organizam e gerenciam o comportamento do indivíduo durante o processo de aprendizagem” (CUNHA; EMER; AMARAL, 2015, p. 6). Os estilos cognitivos apontam que abordagens individuais usadas para resolver problemas, recuperar dados memorizados e receber informações, descrevem o meio preferido pelo qual um indivíduo processa o conhecimento absorvido, em que refere-se a uma das características mais estáveis de um usuário, mostrando-se em padrões diversos e específicos. “Possuir um estilo cognitivo demonstra uma tendência para se comportar de certa maneira, trata do modo preferencial com que o indivíduo emprega suas habilidades e compreende um assunto.” (CUNHA; EMER; AMARAL, 2015, p. 6)
Com base no estudo de Mozzaquatro (2010), o qual apresenta várias dimensões de estilos cognitivos, é destacado pelo autor que os estilos que mais se destacaram na pesquisa foram o Holista, Serialista, Divergente e Reflexivo, os quais serão estudados e aplicados no
presente trabalho. A seguir, no Quadro 1, são descritos os seguintes estilos cognitivos: Holista, Serialista, Divergente, Reflexivo, Convergente e Impulsivo. Estes são os estilos que serão estudados para serem aplicados na pesquisa.
Quadro 1 - Estilos Cognitivos
Estilos Cognitivos Características
Holista Os usuários holistas são mais destacados ao contexto global, desde o início de uma atividade, possuem preferência por examinar uma vasta quantidade de informações buscando padrões e relações entre eles. Podem resolver problemas complexos com facilidade e são quase sempre bons sintetizadores.
Serialista Os usuários serialistas dão mais destaque a tópicos separados e em sequências lógicas, procurando por padrões e relações no processo, para confirmar ou não suas suposições. Suas suposições são mais simples e possuem uma abordagem lógico-linear (de uma suposição para a outra passo a passo). São competentes para resolverem problemas e muitas vezes bons analistas.
Divergente Os usuários divergentes são mais criativos, com respostas imaginativas, originais e claras. Possuem preferência por problemas informais, que solicitam a propagação de diversas respostas igualmente concebíveis, nas quais tem destaque na quantidade, diversidade e singularidade das respostas. Apresenta-se mais dispostas a resolver problemas menos estruturados. Socialmente são mais impulsivos e ameaçadores.
Reflexivo Os usuários reflexivos pensam antes de realizar qualquer coisa, como um curso, por exemplo. Eles têm os pensamentos mais organizados, sequenciados e fazem uma avaliação reflexiva antes de responder a uma resposta.
Convergente O estilo convergente integra teoria e prática. Os usuários convergentes utilizam tanto a abstração quanto o senso comum na
aplicação prática das ideias e teorias, procuram sempre a melhor solução para um problema prático e gostam de resolver problemas práticos. São melhores com tarefas técnicas e resolução de problemas do que com eventos sociais e interpessoais. Materiais preferenciais: Esquemas e artigos.
Impulsivo Os usuários impulsivos não organizam respostas prévias, costumam aceitar a primeira hipótese elaborada e oferecem soluções rápidas aos problemas. Materiais preferenciais: esquemas e vídeos.
Fonte: (MOZZAQUATRO, 2010)
Em vista do que foi abordado sobre os estilos cognitivos, esta pesquisa propõe um arcabouço teórico de um OVA adaptado ao estilo cognitivo do aluno, de tal modo que atenda suas preferências de aprendizagem.
METODOLOGIA
O presente estudo tem por finalidade proporcionar um arcabouço teórico para a
construção de um OVA para auxiliar na aprendizagem de alunos que estejam cursando a disciplina de algoritmos, ou disciplinas afins, no curso de Ciência da Computação e engenharias que tenham essa disciplina na grade curricular.
O estudo proposto classifica-se como pesquisa qualitativa, a qual utilizará a técnica de pesquisa Questionário. O questionário é uma maneira confiável e adequada para a avaliação do desempenho e qualidade do OVA, pois nele pode-se obter dados realísticos sobre o que os usuários finais (aqueles que irão testar e avaliar) realmente acharam sobre o que foi proposto, podendo então fazer uma análise estatística em cima dos dados coletados.
Quanto a sua natureza, a pesquisa caracteriza-se como aplicada, pois tem a necessidade e motivação de tratar de problemas que se passam na atualidade, como a dificuldade no ensino de programação, por exemplo.
A pesquisa foi realizada nas seguintes etapas: Etapa 1 – Estudo teórico e a Etapa 2 - Modelagem.
Na Etapa 1, foi realizado um estudo sobre todas as áreas de conhecimento utilizadas para a elaboração da proposta, que são os OVA, o ensino em Ciência da Computação e os Estilos Cognitivos.
Na Etapa 2 foi construída a modelagem e desenho do objeto, foram desenvolvidos na linguagem UML, a construção dos diagramas de Caso de Uso, de Sequência e de Atividades, os quais contém todas as informações necessárias para a implementação do OVA.
PROPOSTA DE DESENVOLVIMENTO
A modelagem da proposta foi desenvolvida na linguagem UML. De acordo com Lopes
e Dias (2015), a UML (Linguagem Unificada de Modelagem) é uma linguagem gráfica de modelagem que, através de diagramas, é possível especificar, construir, documentar e visualizar projetos de sistemas computacionais. A UML é utilizada para documentar e compreender melhor o sistema que será desenvolvido, descrevendo as ações e comportamentos do sistema em si, e também, a interação do usuário com o ambiente computacional. (LOPES; DIAS, 2015)
Conforme ilustra a Figura 1, o trabalho propõe um plano de desenvolvimento para um OVA adaptado ao estilo cognitivo do usuário.
Figura 1 - Proposta da pesquisa
Fonte: Elaborado pelo autor
A aplicação dos estilos cognitivos irá moldar um perfil para o usuário, no qual pode ser Holista, Serialista, Divergente, Convergente, Impulsivo e Reflexivo. A obtenção do estilo
cognitivo do aluno é o que vai tornar o OVA adaptado, pois desse modo, o objeto vai apresentar o conteúdo no formato que o usuário desejar, e é o estilo cognitivo que define isso. Para isso, é aplicado um questionário com 18 questões, divididas entre os seis estilos cognitivos. A atribuição de valores para as questões realizou-se através da pesquisa de Gueller (2004), na qual encontra-se o questionário.
Os diagramas de Caso de Uso, de Sequência e de Atividades, foram elaborados para melhor entendimento e visualização do funcionamento do OVA. O diagrama de Caso de Uso tem por objetivo elaborar uma representação com todas as funcionalidades do sistema com base na visão do usuário, isto é, mostra de forma simples o que é feito no sistema e suas interações com o usuário. O digrama de Sequência ilustra uma sequência de mensagens e
feedbacks que são trocados entre os objetos que compõe o sistema. São utilizados
primeiramente para atribuir responsabilidades a cada um dos objetos no sistema. Já o diagrama de Atividades tem como propósito apresentar uma série de atividades de um único processo, e também, mostrar como uma atividade depende da outra. (LOPES; DIAS, 2015)
A Figura 2 mostra o diagrama de Caso de Uso, em que consiste de 3 atores: o Usuário, o OVA e a Base de Dados.
Figura 2 - Diagrama de caso de uso
O Usuário possui as seguintes funções: fazer o cadastro de seus dados no objeto, fazer
login no sistema, responder o questionário que determina o estilo cognitivo e consultar os
exercícios e materiais do objeto. O OVA possui as seguintes funcionalidades: salvar os dados do Usuário na Base de Dados, validar o login do usuário, disponibilizar o questionário dos estilos cognitivos, e por fim, disponibilizar os exercícios e materiais. A Base de Dados serve de base de armazenamento de dados, para que possam ser consultados e inseridos quando necessários.
Na Figura 3, é possível visualizar o diagrama de Sequência, o qual consiste de 3 objetos: Usuário, OVA e Base de Dados. Esse diagrama compreende quase as mesmas funcionalidades que o diagrama de Caso de Uso, contudo, nele é possível visualizar os três objetos (Usuário, OVA e Base de Dados) interagindo ao mesmo tempo, com mais clareza e detalhes, para melhor compreensão das ações entre Usuário e OVA, e também, OVA e Base de Dados. O diagrama também ilustra a pesquisa que o OVA faz de informações (estilo cognitivo) para formar o perfil do usuário e encaminha-lo para uma página apropriada ao seu estilo cognitivo.
Figura 3 - Diagrama de sequência
O diagrama de atividades exibido na Figura 4, demonstra passo a passo as etapas do sistema. A primeira tela de acesso ao sistema é a de login, se caso o usuário não for cadastrado, ele se direciona para uma tela de cadastro, e então de novo para a tela de login. Assim que o login é efetuado, é apresentado ao usuário a tela do questionário dos estilos de aprendizagem, após ser respondido, é armazenado o resultado na base de dados. E por fim, o usuário é direcionado para um dos seis estilos (holista, serialista, divergente, convergente, impulsivo, reflexivo).
Figura 4 - Diagrama de atividades
Fonte: Elaborado pelo autor
Para a execução do processo de modelagem, foi utilizado o software StarUML na versão 2.8.0, que é uma ferramenta para criar diagramas de classe e outros tipos de diagramas na UML, no qual foram realizados os diagramas de caso de uso, atividades e de sequência.
CONCLUSÃO
A proposta aqui apresentada é parte integrante de um Trabalho de Conclusão de Curso em andamento, cujo título é “OVA³H: Objeto Virtual de Aprendizagem baseado em técnicas de Hipermídia Adaptativa e Estilos Cognitivos para o ensino de Algoritmos”. Fora apresentado o arcabouço teórico de um OVA adaptado, mas também, sua implementação e testes parciais, já foram realizados.
Objetivou-se, neste estudo, o desenvolvimento de uma proposta para a construção de um OVA que considera o estilo cognitivo do aluno, ou seja, sua preferência de aprendizagem. A próxima e última etapa desse trabalho irá integrar testes do tipo caixa preta, os quais são avaliados por meio da interação entre usuários finais (usuários).
A principal contribuição desta aplicação refere-se a disponibilidade de uma ferramenta adicional para o ensino de programação, no intuito de poder contribuir na educação, além de ser adaptada ao modelo do aluno (estilo cognitivo e nível de conhecimento).
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