Ensinus : um ambiente virtual de uso geral para verificação e suporte ao aprendizado

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE INFORMÁTICA PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO. Ensinus: Um Ambiente Virtual de Uso Geral para Verificação e Suporte ao Aprendizado. Gilce Cleana Brandão Zarzar. Dissertação de Mestrado. Recife, 23 de agosto de 2006.

(2) UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE INFORMÁTICA PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO. Ensinus: Um Ambiente Virtual de Uso Geral para Verificação e Suporte ao Aprendizado. Gilce Cleana Brandão Zarzar. Este trabalho foi apresentado à Pós-Graduação em Ciência da Computação do Centro de Informática da Universidade Federal de Pernambuco como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciência da Computação.. ORIENTADORA: Marcilia Andrade Campos. Recife, 23 de agosto de 2006.

(3) ZARZAR, GILCE CLEANA BRANDÃO Ensinus : um ambiente virtual de uso geral para verificação e suporte ao aprendizado / Gilce Cleana Brandão Zarzar. – Recife : O Autor, 2006. 73 FOLHAS : IL., TAB., FIG. DISSERTAÇÃO (MESTRADO) – UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO. CIN. CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO, 2006. INCLUI BIBLIOGRAFIA E APÊNDICES. 1. CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO – INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL – EDUCAÇÃO. 2. PROJETO CENTRADO NO USUÁRIO – AGENTES PEDAGÓGICOS – USABILIDADE. 3. ENSINUS – AMBIENTE VIRTUAL – IMPLEMENTAÇÃO E EXPERIMENTOS. I. TÍTULO. 004.81 006.3. CDU (2.ED.) CDD (22.ED.). UFPE BC2006 – 534.

(4) Aos meus pais Alexandre e Graça. Ao meu esposo Moisés.. AGRADECIMENTOS. Agradeço especialmente a Deus pelo dom da vida..

(5) Aos meus pais, Alexandre e Graça, e aos meus irmãos, Raimundo, Alexandre e Jurandir pelo apoio e incentivo mesmo estando distante. Ao meu esposo pelo incentivo para acabar mais esta fase da minha vida. A todos os meus demais familiares que mesmo de longe, de uma forma ou de outra estiveram sempre presentes em minha vida. À minha orientadora Marcilia que esteve incansavelmente ao meu lado durante todo esta dissertação. Aos meus colegas e chefes do Centro de Informática que direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste trabalho. À professora Benéria por seu incentivo na utilização do Ensinus e seu apoio durante os testes realizados na ESUDA. Ao professor Alex Sandro por suas contribuições para a melhoria deste trabalho. A Saulo Barros, aluno da graduação em Ciência da Computação/Cin, que me auxiliou bastante neste trabalho..

(6) Não desças os degraus do sonho Para não despertar os monstros. Não subas aos sótãos - onde Os deuses, por trás das suas máscaras, Ocultam o próprio enigma. Não desças, não subas, fica. O mistério está é na tua vida! E é um sonho louco este nosso mundo... Mário Quintana. RESUMO.

(7) Esse trabalho visou o desenvolvimento de um ambiente virtual de aprendizagem que pudesse ser utilizado em quaisquer áreas de ensino. Para isso, foi concebido o ambiente Ensinus.. Sabe-se que a usabilidade é um fator crítico para o sucesso de qualquer sistema interativo. No caso de um ambiente voltado para o ensino, a usabilidade é imprescindível, pois os alunos precisam ter facilidade no uso do mesmo para que o ambiente não se transforme em mais um obstáculo para o processo de ensino-aprendizagem. Por esse motivo, procurou-se projetar o sistema com o foco nos usuários (professores e alunos). Assim, desde as primeiras versões implementadas, utilizadas como protótipos funcionais, o sistema foi apresentado aos usuários para que fosse validada a sua usabilidade. Os testes foram executados em instituições de ensino superior, tendo sido aplicados em diferentes disciplinas.. Os resultados dos experimentos realizados demonstraram que o Ensinus possui uma boa usabilidade, tendo sido utilizado sem dificuldades pelos alunos. Além disso, foi constatada a importância que ele tem como ferramenta de apoio ao professor no acompanhamento da evolução da aprendizagem dos alunos.. Palavras–Chave: Inteligência Artificial, Ambiente Virtual de Aprendizagem, Usabilidade.. ABSTRACT.

(8) This work aimed at developing an interactive learning environment that could be used in any areas of Education domains. In this light, the Ensinus environment was conceived.. It is widely known that usability is a critical factor for the success of any interactive system. In the case of a learning environment, usability is essential, since the learners need to feel at ease so that the environment does not hinder teaching-learning process. Thus, the system was conceived to work with the focus on the users (professors and learners). Since the very first implemented versions, used as functional prototypes, the system was presented to the users so that its usability was validated. The tests had been carried out in institutions of higher Education, having been applied in different disciplines.. The results of the experiments which were carried out demonstrated that the Ensinus possesses good usability, having been used without difficulties by the learners. Moreover, the importance that it has as tool of support to the professor in the accompaniment of the evolution of the learning of the pupils was acknowledged.. Keywords: Artificial Intelligence, Interactive Learning Environment, Usability..

(9) SUMÁRIO Introdução ............................................................................................................................................................13 1.1 Metodologia ...............................................................................................................................................14 1.2 Estrutura da Dissertação..........................................................................................................................14 Inteligência Artificial na Educação ....................................................................................................................16 2.1. Conceito de Inteligência Artificial e Histórico..................................................................................16. 2.2 Sistemas Tutores Inteligentes...................................................................................................................17 2.3 Ambientes Virtuais de Aprendizagem.....................................................................................................24 2.4 Agentes Pedagógicos .................................................................................................................................29 2.4.1 Outros Papéis Desempenhados Pelos Agentes Pedagógicos................................................................30 2.4.2 Exemplos de Agentes Pedagógicos......................................................................................................30 2.5 Conclusões .................................................................................................................................................34 Projeto Centrado no Usuário...............................................................................................................................35 3.1 Benefícios da Usabilidade .........................................................................................................................35 3.2 Projeto Centrado no Usuário ...................................................................................................................36 3.2.1 Princípios Fundamentais do Projeto Centrado no Usuário...................................................................37 3.2.2 Ciclo de Desenvolvimento do Projeto Centrado no Usuário................................................................38 3.2.3 Planejando o Processo do Projeto Centrado no Usuário ......................................................................39 3.2.4 Entendendo e Especificando o Contexto de Uso..................................................................................39 3.2.5 Especificando os Requisitos dos Usuários e da Organização...............................................................40 3.2.6 Produzindo as Soluções do Projeto ......................................................................................................41 3.2.7 Avaliando as Soluções do Projeto Frente aos Requisitos.....................................................................42 3.3 Conclusões .................................................................................................................................................43 Ensinus.................................................................................................................................................................44 4.1 Análise e Projeto........................................................................................................................................45 4.1.1 Análise de Requisitos...........................................................................................................................45 4.1.2 Projeto da Arquitetura ..........................................................................................................................48 4.1.3 Projeto da Interface Gráfica .................................................................................................................50 4.2 Implementação ..........................................................................................................................................60 4.3 Experimentos.............................................................................................................................................60 4.3.1 Objetivos .................................................................................................................................................60 4.3.2 Organização............................................................................................................................................61 4.3.3 Resultados...............................................................................................................................................61 4.3.4 Críticas dos Participantes .....................................................................................................................63 4.4 Conclusões .................................................................................................................................................64 Conclusões e Trabalhos Futuros.........................................................................................................................65 5.1 Contribuições.............................................................................................................................................65 5.2 Conclusões .................................................................................................................................................65 5.3 Trabalhos Futuros.....................................................................................................................................66 Referências Bibliográficas...................................................................................................................................67 APÊNDICE A ......................................................................................................................................................72 APÊNDICE B ......................................................................................................................................................73 APÊNDICE C ......................................................................................................................................................74.

(10) LISTA DE ABREVIATURAS. IAC. Computer Assisted Instruction. STI. Intelligent Tutoring System. ILE. Interactive Learning Environment. ISO. International Standards Organization. RUP. Rational Unified Process. PDF. Portable Document Format. HTML. HyperText Markup Language. UML. Unified Modeling Language. JVM. Java Virtual Machine. SDK. Software Development Kit. ESUDA. Faculdade de Ciências Humanas. PMK. Project Management Knowledge. EAD. Ensino a distância. VICTOR. Virtual Intelligent Companion for Tutoring and Reflection.

(11) LISTA DE FIGURAS Figura 2.1: Arquitetura 1......................................................................................................................................19 Figura 2.2: Arquitetura 2......................................................................................................................................20 Figura 2.3: STEVE demonstrando aos alunos como operar uma máquina..........................................................31 Figura 2.4: ADELE em uma situação de emergência traumatológica .................................................................33 Figura 2.5: Animações do VICTOR......................................................................................................................34 Figura 3.1: Atividades Principais do Projeto Centrado no Usuário (ISO 13407) ...............................................38 Figura 4.1: Casos de Uso do ator Usuário...........................................................................................................46 Figura 4.2: Casos de Uso do ator Professor ........................................................................................................47 Figura 4.3: Casos de Uso do ator Aluno ..............................................................................................................47 Figura 4.4: Arquitetura do ambiente Ensinus ......................................................................................................48 Figura 4.5: Algumas expressões faciais do Agente Tutor.....................................................................................49 Figura 4.6: O Agente Tutor mostrando uma mensagem.......................................................................................50 Figura 4.7: Tela Inicial do Ensinus ......................................................................................................................51 Figura 4.8: Tela Principal do Ensinus .................................................................................................................52 Figura 4.9: Tela do Conteúdo de um capítulo ......................................................................................................53 Figura 4.10: Ícone exibido para indicar que o tópico foi concluído ....................................................................54 Figura 4.11: Exemplo de Tela com Conteúdo Teórico de um tópico....................................................................55 Figura 4.12: Exemplo de Tela com Conteúdo Prático de um tópico ....................................................................56 (Exercício de Múltipla Escolha) ...........................................................................................................................56 Figura 4.13: Evolução da taxa de acertos do aluno na resolução de um determinado exercício ........................57 Figura 4.14: Estrutura de Navegação da Interface ..............................................................................................58 Figura 4.15: Estrutura de Navegação da Interface (apresentando os subestados de “Navegação no conteúdo de um tópico”) ...........................................................................................................................................................59.

(12) LISTA DE TABELAS Tabela 4.1: Perfil dos alunos participantes do experimento ................................................................................62 Tabela 4.2: Respostas do Questionário 1 .............................................................................................................62 Tabela 4.3: Respostas do Questionário 2 .............................................................................................................62 Tabela 4.4: Usabilidade e Qualidade do Ensinus.................................................................................................63.

(13) Capítulo 1 Introdução. __________________________________ Desde o final do século passado, as tecnologias da informação e da comunicação vêm revolucionando a criação e difusão do conhecimento. Na área educacional, essa revolução vem se evidenciando através dos mais diversos recursos tecnológicos, que abrem novos horizontes para a construção do conhecimento e a comunicação entre os alunos e os professores. Porém, a utilização desses novos recursos precisa ser feita de forma planejada, e tendo como foco aqueles que são os maiores interessados no processo de ensinoaprendizagem, ou seja, os alunos e os professores.. Os sistemas computacionais voltados para o ensino vêm sendo desenvolvidos e utilizados desde a década de 1960. Eles vêm evoluindo no sentido de se tornarem cada vez mais aptos a efetivamente auxiliar os alunos e os professores no processo de ensinoaprendizagem. A utilização da Inteligência Artificial nesses sistemas tornou possível uma maior capacidade de adaptação às necessidades individuais de cada aluno.. Na área da Psicologia Cognitiva, são estudados os mecanismos utilizados pelos seres humanos para adquirir conhecimento. As diferentes teorias propostas para tentar explicar como se avança de um conhecimento menos elaborado para um conhecimento mais elaborado são chamadas de epistemologias [Weisz 2004]. Segundo a epistemologia construtivista, a origem do conhecimento se dá a partir da interação entre o aluno, visto como um agente do processo de ensino-aprendizagem, e o meio externo. Ainda de acordo com a visão construtivista, o professor não é um simples transmissor de conhecimento mas aquele que orienta, estimula e acompanha o aluno na sua busca do conhecimento. Nesse contexto, os ambientes virtuais de aprendizagem podem ser utilizados como uma ferramenta motivacional dos alunos no processo de aprendizagem e como um apoio aos professores no processo de ensino. 13.

(14) A proposta deste trabalho foi criar um ambiente virtual de aprendizagem que pudesse ser utilizado por professores e alunos de diferentes áreas do conhecimento. O projeto do ambiente virtual de aprendizagem Ensinus foi conduzido procurando-se focar na visão do usuário, ou seja, na visão dos alunos e professores.. 1.1 Metodologia. Para o desenvolvimento dessa dissertação, o primeiro passo foi o estudo bibliográfico da Inteligência Artificial na Educação, verificando-se os Sistemas Tutores Inteligentes, os Ambientes Virtuais de Aprendizagem. Depois, a área de usabilidade e a abordagem de Projeto Centrado no Usuário foram estudadas.. Após os estudos, foi estudado o ambiente Virtual.Prob [Islabão 2004], cuja utilização de Redes Bayesianas serviu de base para o desenvolvimento do ambiente Ensinus.. Posteriormente, com o foco nos usuários, partiu-se para o desenvolvimento do ambiente Ensinus. Foram desenvolvidos protótipos funcionais que foram testados pelos usuários e posteriormente evoluídos a partir das críticas e sugestões recebidas.. Por fim, para verificar se o Ensinus alcançou os resultados esperados, foram realizados testes de usabilidade e qualidade do ambiente.. 1.2 Estrutura da Dissertação. Esta dissertação está organizada da seguinte maneira: •. O Capítulo 2 apresenta um panorama da Inteligência Artificial na Educação, incluindo o conceito de Inteligência Artificial, um breve histórico, os Sistemas. 14.

(15) Tutores Inteligentes, os Ambientes Virtuais de Aprendizagem e os Agentes Pedagógicos; •. O Capítulo 3 mostra os benefícios que são obtidos levando-se em conta a usabilidade no desenvolvimento de um sistema e apresenta a abordagem de Projeto Centrado no Usuário;. •. O Capítulo 4 mostra como o ambiente Ensinus foi projetado, quais tecnologias foram utilizadas na sua implementação e como foi feita a sua aplicação em diferentes áreas de ensino;. •. O Capítulo 5 apresenta as contribuições, as conclusões e alguns trabalhos que podem ser realizados para extensão da pesquisa aqui apresentada.. 15.

(16) Capítulo 2 Inteligência Artificial na Educação. __________________________________ Este capítulo tem a finalidade de mostrar o estado da arte da Inteligência Artificial na Educação. Na Seção 2.1, serão apresentados o conceito de Inteligência Artificial e um breve histórico dos sistemas computacionais voltados para o ensino. Na Seção 2.2 serão apresentados os Sistemas Tutores Inteligentes. Na Seção 2.3 serão explicados os Ambientes Virtuais de Aprendizagem. Na seção 2.4 são apresentados os Agentes Pedagógicos. Na seção 2.5, são apresentadas as conclusões deste capítulo.. 2.1 Conceito de Inteligência Artificial e Histórico Inteligência Artificial é o ramo da Ciência da Computação que trata dos equipamentos e técnicas que permitem aos computadores emularem aspectos da inteligência humana, como o reconhecimento da fala, a dedução, a inferência, a resposta criativa, a capacidade de aprender com a experiência e a capacidade de fazer inferências racionais a partir de informações incompletas [Dicionário de Informática 1998]. Segundo a abordagem de Russell e Norvig [ Russell e Norvig 2004], o estudo da Inteligência Artificial deve ser baseado no conceito de agentes, sendo um agente tudo o que pode ser considerado capaz de perceber seu ambiente por meio de sensores e de agir sobre esse ambiente por intermédio de atuadores.. Os primeiros sistemas computacionais voltados para o ensino foram desenvolvidos na década de 60 do século passado. Eles receberam a denominação de Instrução Assistida por Computador (IAC, do inglês Computer Aided Intruction).Esses sistemas não apresentavam a capacidade de se adaptar às necessidades individuais de cada usuário. Tentando solucionar esse problema, nos anos 70, os pesquisadores começaram a embutir nos sistemas 16.

(17) computacionais voltados para o ensino conhecimento suficiente para que eles fossem capazes de tomar decisões pedagógicas a cada nova situação enfrentada (Tedesco 1997). Surgiram assim os Sistemas Tutores Inteligentes (STI, do inglês Intelligent Tutoring System), que têm a capacidade de se adaptar às necessidades de cada usuário.. 2.2 Sistemas Tutores Inteligentes Os Sistemas Tutores Inteligentes baseiam-se na hipótese de que o conhecimento de um estudante pode ser modelado, rastreado e corrigido [Rosatelli 2000]. Eles objetivam, principalmente, a modelagem e representação do conhecimento do especialista para auxiliar o estudante através de um processo interativo. Esses sistemas apresentam grande flexibilidade na apresentação do conteúdo e uma maior capacidade de responder às necessidades individuais de cada usuário [Schmitz et al. 2002].. As características mais importantes de um STI segundo [Urretavizcaya 2001] são: •. o conhecimento do domínio está restrito e claramente articulado;. •. possui conhecimento do aluno, o que lhe permite dirigir e adaptar o ensino;. •. a seqüência do ensino não está predeterminada pelo designer instrucional;. •. realiza processos de diagnóstico adaptados ao aluno;. •. a comunicação tutor-aluno permite que o aluno realize perguntas ao tutor.. Segundo [Giraffa 2005] os Sistemas Tutores Inteligentes alcançam sua “inteligência” pela representação de decisões pedagógicas sobre como transmitir o material (ensinar), além de informações sobre o aluno, o que permite uma interatividade entre o sistema e o estudante. Esses sistemas têm se mostrado altamente eficientes com respeito ao desempenho e motivação dos alunos.. As tecnologias que permitem automatizar métodos tradicionais de ensino e aprendizagem estão também ajudando na criação de novos métodos e redefinido as metas educacionais [McArthur et al. 1993]. Isso traz dificuldades iniciais, pois os métodos tradicionais de ensino são bem conhecidos e bem definidos, mas os novos métodos precisam ainda ser mais discutidos. Dentre esses novos métodos, podem ser citados aspectos de 17.

(18) colaboração, aprendizado por experiências ou visualização. Nesse contexto, como uma evolução natural dos Sistemas Tutores Inteligentes, surgem os ambientes de ensino interativos (ILE, do inglês Interactive Learning Environments), onde se procura abordar os novos métodos educacionais. A migração de Sistemas Tutores Inteligentes para ambientes de ensino interativos, segundo [Mcarthur et al. 1993], é um processo que representa um padrão na educação atual.. Diferentes arquiteturas foram propostas para os Sistemas Tutores Inteligentes. Porém, existem duas que têm sido predominantemente usadas.. 18.

(19) Composição da arquitetura 1 •. Modelo do Aluno: armazena as características relevantes de cada usuário para o processo de ensino-aprendizado;. •. Estratégias de ensino: módulo responsável pelas decisões pedagógicas do sistema;. •. Base do domínio: responsável por manipular o conteúdo instrucional do STI;. •. Interface: responsável pela comunicação entre o usuário e o sistema;. •. Controle: coordenador da cooperação entre os demais componentes do sistema.. Usuário. Interface. Estratégias de Ensino. Controle. Modelo do Aluno. Base de Conhecimento. Figura 2.1: Arquitetura 1. 19.

(20) Composição da arquitetura 2 •. Modelo do Estudante: armazena/modela as características individuais do aluno;. •. Modelo do Tutor: possui o conhecimento sobre as estratégicas e táticas de ensino a serem utilizadas em função das características do aluno;. •. Modelo do Domínio: detém o conhecimento sobre a matéria no formato de regras de produção, estereótipos, entre outros;. •. Modelo da Interface: Intermedia a interação entre o tutor e o aluno.. Modelo do Estudante. Modelo do Tutor. Modelo do Domínio. Modelo da Interface Aluno Figura 2.2: Arquitetura 2. A seguir, serão detalhados os quatro componentes ou módulos da arquitetura 2, pois eles compõem a maioria dos Sistemas Tutores Inteligentes.. Modelo do Aluno. Este módulo representa o conhecimento e as habilidades cognitivas do aluno em um dado momento. É constituído por dados estáticos e dados dinâmicos [Viccari 90] que servirão de base para a comprovação de hipóteses levantadas pelo tutor em relação ao aluno.. Esse modelo contém uma representação do estado do conhecimento do aluno no momento em que interage com o Sistema Tutor Inteligente. Baseando-se nesse modelo e no 20.

(21) modelo do conteúdo a ser ensinado, o sistema deve ser capaz de inferir a melhor estratégia de ensino a ser utilizada.. Diferentes abordagens podem ser utilizadas para construir o modelo do aluno. De acordo com a abordagem empregada, chega-se a diferentes tipos de modelos do aluno. Esses tipos de modelos podem ser classificados de acordo com a forma que interpretam o nível de conhecimento do aluno. Segundo [Costa et al. 1997], os principais tipos de modelo do aluno são os seguintes: •. Modelo Diferencial: baseia-se na comparação do desempenho do aluno com o de um especialista. Esse modelo consiste em um conjunto de crenças que refletem o grau de compreensão do aluno a respeito de determinados conceitos do domínio. Essas crenças são confirmadas ou não pelas respostas dadas pelo aluno às questões levantadas pelo tutor. Esse modelo tem sido utilizado em Sistemas Tutores Inteligentes baseados em agentes, onde tanto o tutor quanto o aluno são considerados agentes inteligentes, que trabalham cooperativamente.. •. Modelo Overlay (Superposição): considera-se que o conhecimento do aluno é um subconjunto do conhecimento do especialista. O sistema verifica o desempenho do aluno na resolução de problemas. Os erros cometidos são creditados ao fato do modelo do aluno não conter uma determinada informação, a qual está presente no modelo do domínio. O processo de aprendizagem consiste, então, na aquisição progressiva de um subconjunto cada vez maior do conhecimento presente no modelo do domínio. Em geral, nessa abordagem, o sistema seleciona ou gera um problema e trabalha sua solução através do modelo do domínio ou encontra uma solução armazenada. Em seguida, o sistema compara, em tempo real, sua solução com aquela que foi apresentada pelo aluno, fornecendo um diagnóstico baseado nas diferenças entre as duas. Finalmente, é atualizado o modelo do aluno e o ciclo é reiniciado com a seleção ou geração de um novo problema.. •. Modelo Buggy: conhecido por esse nome porque considera que as falhas dos alunos são geradas por concepções errôneas sobre um dado conceito. Esse modelo baseia-se em uma série de soluções de problemas e a sua inferência é realizada utilizando-se uma biblioteca de conceitos errôneos típicos. O 21.

(22) comportamento do aluno é analisado comparando-se as suas respostas com aquelas geradas pela aplicação de um conceito errôneo. A complexidade desse modelo está em dois aspectos. O primeiro está relacionado com a montagem da biblioteca de conceitos errôneos típicos. O segundo está justamente na decomposição apropriada das habilidades, em um nível que permita que os conceitos errôneos possam ser isolados como uma variante de uma habilidade específica.. Modelo do Tutor. Segundo [Weisz 2004], para compreender a ação do professor é preciso analisá-la com o objetivo de desvelar os seguintes aspectos: •. qual a concepção que o professor tem, e que se expressa em seus atos, do conteúdo que ele espera que o aluno aprenda;. •. qual a concepção que o professor tem, e que se expressa em seus atos, do processo de aprendizagem, isto é, dos caminhos pelos quais a aprendizagem acontece;. •. qual a concepção que o professor tem, e que se expressa em seus atos, de como deve ser o ensino.. Um professor dispõe de diferentes maneiras de apresentar um determinado conteúdo aos seus alunos, buscando tornar sua aula didática, interessante e compreensível. Para isso, precisa combinar, de forma dinâmica, diversas técnicas e estratégias de ensino, de acordo com o comportamento e as necessidades dos alunos. O modelo do tutor é formado justamente desse conhecimento.. Esse modelo contém o conhecimento necessário para tomar decisões sobre quais táticas de ensino devem ser empregadas a cada momento, dentre aquelas disponíveis no sistema. Essas decisões dependem também dos resultados do diagnóstico das necessidades de aprendizagem do aluno. Esse diagnóstico baseia-se no modelo do aluno e no modelo do domínio. As decisões tomadas, em geral, definem não só o que apresentar ao aluno, mas também quando apresentar e de que forma. 22.

(23) Modelo do Domínio. O Modelo do Domínio representa o conhecimento de um especialista. Ele contém uma base de conhecimento com informações de um determinado domínio. Segundo [Eberspächer 1998], esse modelo incorpora a maior parte da inteligência do sistema na forma do conhecimento necessário para solucionar problemas do domínio.. Uma das grandes dificuldades na criação de um Sistema Tutor Inteligente está em fornecer uma rica representação do seu domínio, suficiente para permitir o nível desejado de compreensão, proporcionando, também, flexibilidade no ensino. A forma na qual o conhecimento do domínio é armazenado é crucial para a capacidade do sistema em utilizá-lo. Diferentes tipos de raciocínio e de conhecimento demandam diferentes representações para um uso eficiente e eficaz [Schmitz et al. 2002].. Modelo da Interface. Se a importância de uma boa interface para o sucesso de qualquer sistema interativo é ponto pacífico, no caso dos Sistemas Tutores Inteligentes essa importância adquire uma dimensão maior. Isso acontece porque, ao interagir com o sistema, o aluno não terá de aprender apenas os conhecimentos do domínio, mas também como utilizar os recursos oferecidos pelo próprio sistema. A facilidade de uso deverá, então, ser uma das preocupações principais no projeto da interface, para que seja reduzida a carga cognitiva sobre o aluno.. A facilidade de uso é um dos aspectos que medem a usabilidade de um sistema. A usabilidade refere-se à capacidade de um software ser compreendido, aprendido, utilizado e ser atrativo para o usuário, em condições específicas de utilização [Bevan 1999].. [Nielsen 1993] diz que a usabilidade tradicionalmente é associada a cinco atributos: •. facilidade de aprender: o sistema deve ser fácil de aprender, de modo que o usuário possa rapidamente começar a realizar tarefas através dele;. 23.

(24) •. eficiência: o sistema deve ser eficiente, de modo que uma vez que o usuário tenha aprendido a utilizá-lo, seja possível a obtenção de um alto nível de produtividade;. •. facilidade de lembrar: o sistema deve ser fácil de lembrar, de modo que o usuário ocasional seja capaz de retornar ao sistema, depois de um certo período de tempo sem utilizá-lo, sem ter de aprender tudo de novo;. •. erros: o sistema deve possuir uma baixa taxa de erros, de modo que os usuários cometam poucos erros durante o seu uso, e, quando os cometerem, possam se recuperar dos mesmos facilmente. Além disso, erros catastróficos não devem ocorrer;. •. satisfação: o sistema deve ser agradável de ser usado, de modo que os usuários fiquem satisfeitos com ele, ou seja, os usuários devem gostar do sistema.. 2.3 Ambientes Virtuais de Aprendizagem Segundo o Dicionário Houaiss da Língua Portuguesa [Houaiss 2006], virtual é aquele que constitui uma simulação de algo criada por meios eletrônicos. Essa definição serve para mostrar que os ambientes virtuais de aprendizagem devem ser, em primeiro lugar, algo que simula um ambiente tradicional de aprendizagem, o que inclui não só a sala de aula como também outros recursos, a exemplo da biblioteca e das visitas a exposições culturais. Os ambientes virtuais de aprendizagem são sistemas computacionais voltados para o ensino, nos quais deverão ser oferecidas condições de aprendizagem, através do uso adequado e planejado dos diferentes recursos oferecidos pelas tecnologias da informação e da comunicação. Assim, através desses ambientes, deverá ser estimulada a aprendizagem por meio da construção dos conceitos e da integração do aluno com o professor, com os colegas, com os recursos utilizados e com o objeto do conhecimento [Tarouco 2001].. Aprendizagem refere-se ao processo pelo qual o ser humano adquire conhecimento. O ato de adquirir conhecimento é chamado de cognição, o qual é objeto de estudo da Psicologia Cognitiva. Ao longo da história, foram lançadas diferentes teorias para explicar como ocorrem os processos cognitivos. Na corrente empirista, considerava-se que a única fonte do conhecimento humano era a experiência adquirida em função do meio físico, mediada pelos 24.

(25) sentidos. A teoria empirista "tende a considerar a experiência como algo que se impõe por si mesmo, como se fosse impressa diretamente no organismo sem que uma atividade do sujeito fosse necessária à sua constituição". Assim, na visão empirista, o aluno recebe o conhecimento de forma passiva, diretamente do professor, que detém o saber [Freire 2001].. Ao contrário da visão empirista, a epistemologia construtivista compreende a origem do conhecimento a partir da interação entre o aluno, que passa a ter um papel ativo, e o meio externo. Nessa visão, o professor deixa de ser um simples transmissor de conhecimento e passa a ser aquele que orienta, estimula, acompanha o aluno no processo de ensinoaprendizagem. Assim, de acordo com a visão construtivista, os alunos deverão construir o conhecimento, aprendendo a aprender, com a ajuda do professor e de outros alunos, utilizando todos os meios disponíveis. Nesse contexto, os ambientes virtuais de aprendizagem poderão ser utilizados como uma ferramenta de motivação dos alunos na sua busca do conhecimento.. A seguir, serão apresentados alguns ambientes virtuais de aprendizagem.. Aulanet O AulaNet1 é um ambiente de software baseado na Web, desenvolvido no Laboratório de Engenharia de Software do Departamento de Informática da PUC-Rio, para administração, criação, manutenção e participação em cursos à distância [Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro 2006]. A ênfase desse ambiente está na cooperação entre professores e alunos, o que é permitido pela utilização de diversas tecnologias.. As exigências do ambiente, para que o AulaNet possa ser utilizado, é um microcomputador igual ou superior a um Pentium 133 conectado à Internet com recursos de navegação na web, através do uso da versão 5.0 ou superior do programa Microsoft Internet Explorer. A utilização do ambiente é baseada nos seguintes tipos de usuários:. 1. http://asgard.les.inf.puc-rio.br/aulanet/. 25.

(26) •. Administrador: é o facilitador da integração entre o docente, o curso e o aprendiz, tratando de questões de natureza eminentemente operacional, como inscrição de docentes, admissão de aprendizes em cursos entre outras.. •. Aprendiz: é o usuário final do curso, representando o público-alvo a quem o curso se destina, ou seja, o aluno.. •. Coordenador: é o criador do curso, participando desde a descrição inicial até a entrada dos conteúdos do mesmo. Pode contar ou não com o auxílio de um Docente co-autor.. •. Docente Co-Autor: é responsável por ajudar o Coordenador na criação e fornecimento de conteúdos educacionais para um curso.. •. Mediador: é o responsável pela aplicação do curso.. O AulaNet oferece os seguintes mecanismos para o estabelecimento de comunicação entre docentes e aprendiz e entre aprendizes: •. Contato com Docentes: Permite que os aprendizes se comuniquem diretamente com os docentes através de mensagens.. •. Conferências: Permitem a comunicação entre participantes através de uma discussão estruturada. Todas as mensagens ficam armazenadas no ambiente.. •. Lista de Discussão: Permite a interação dos participantes através de uma lista de discussão. Com este mecanismo cada participante do curso pode enviar uma mensagem diretamente para todos os outros participantes do curso.. •. Debate: Mecanismo que permite a comunicação entre os participantes através de chat.. •. Mensagem para os Participantes: Permite a comunicação síncrona através de mensagens entre os participantes que estão participando do curso.. 26.

(27) WebCT O WebCT2 é um ambiente de aprendizagem que possibilita a criação de ambientes educacionais na Internet, desenvolvido pela University of British Columbia – Canadá [Universidade Federal de Lavras 2006]. Ele permite a colocação do conteúdo de um curso na Internet pelo professor e, em seguida, o cadastro dos alunos que participarão do curso. A interação entre professores e alunos é possibilitada através de ferramentas de trabalho em grupo, incluindo fóruns de discussão, chat, palestras on-line. Também é permitido que os professores publiquem para os alunos as notas e gabaritos das avaliações.. As exigências do ambiente, para que um professor ou aluno possa utilizar o WebCT, restringem-se apenas a um microcomputador conectado à Internet com recursos. de. navegação na web, através do uso de versões recentes de programas como o Microsoft Internet Explorer ou o Netscape Naviagator.. A utilização do ambiente é baseada nos seguintes tipos de usuários: •. Administrador: só podendo haver um usuário desse tipo, é ele que é responsável pelo servidor WebCT. É o administrador quem autoriza a criação de novos cursos e cria os usuários Designers.. •. Designer: pode haver diversos usuários desse tipo, sendo que na maioria dos casos eles são professores. Cada designer é responsável por um curso. É ele quem monta e cria as páginas do curso e o publica na Internet, cadastra os alunos e lhes atribui notas. Para facilitar a administração dos alunos e suas notas, o designer pode criar um usuário especial chamado monitor.. •. Monitor: esses usuários possuem permissão para criar, alterar e excluir alunos e suas notas.. •. Alunos: esses usuários são aqueles que irão seguir um curso criado. Cada curso tem um grupo de alunos que foi cadastrado por um designer ou por um monitor.. 2. http://www.ied.ufla.br/disciplinas/ead/ambiente/tutorial/o_que_e.htm. 27.

(28) Para criar um curso, deve-se primeiramente criar o seu conteúdo eletrônico. Em seguida, deve-se converter os arquivos criados para o formato HTML3. Depois, o administrador do servidor WebCT cria a conta do curso. Com isso, são criados automaticamente o sistema de arquivos (onde o curso será armazenado) e o usuário designer (responsável pelos arquivos do curso no servidor WebCT).. TelEduc O TelEduc4 é um ambiente para a criação, participação e administração de cursos na Web [Unicamp 2006]. O TelEduc foi desenvolvido de forma participativa, ou seja, todas as suas ferramentas foram idealizadas, projetadas e depuradas segundo necessidades relatadas por seus usuários. Com isso, ele apresenta características que o diferenciam dos demais ambientes para educação a distância disponíveis no mercado, como a facilidade de uso por pessoas não especialistas em Computação, a flexibilidade de uso, e um conjunto enxuto de funcionalidades.. O TelEduc foi concebido tendo como elemento central a ferramenta que disponibiliza atividades. Isso possibilita a ação onde o aprendizado de conceitos em qualquer domínio do conhecimento é feito a partir da resolução de problemas, com o subsídio de diferentes materiais didáticos como textos, software, referências na Internet, dentre outros, que podem ser colocadas para o aluno usando ferramentas como: Material de Apoio, Leituras, Perguntas Freqüentes entre outras.. A intensa comunicação entre os participantes do curso e ampla visibilidade dos trabalhos desenvolvidos também são pontos importantes, por isso foi desenvolvido um amplo conjunto de ferramentas de comunicação como o Correio Eletrônico, Grupos de Discussão, Mural, Portfólio, Diário de Bordo, Bate-Papo entre outras.. 3. HTML (HyperText Markup Language - Linguagem de Marcação de Hipertexto) é uma linguagem utilizada para produzir páginas na Internet. 4 http://hera.nied.unicamp.br/teleduc/. 28.

(29) 2.4 Agentes Pedagógicos Como já foi colocado em uma seção anterior, os Sistemas Tutores Inteligentes apresentam uma maior capacidade de responder às necessidades individuais de cada usuário, o que é possível através da utilização da tecnologia de Agentes Inteligentes. No contexto de uso educacional, esses agentes são chamados de pedagógicos. Os Agentes Pedagógicos, quando inseridos em um ambiente virtual de aprendizagem com a função de ajudar o aluno, acompanhando-o nas suas atividades de aprendizagem, são conhecidos como Companheiros Virtuais de Aprendizado.. Segundo [Chou et al. 2003], um Companheiro Virtual de Aprendizado é um personagem simulado pelo computador que apresenta características semelhantes a um ser humano e desempenha um papel não autoritário em um ambiente de aprendizagem. O papel não autoritário corresponde ao fato de que ele não obriga o aluno a seguir suas orientações. As características humanas exploram o fato de que a comunicação com o aluno é reforçada através do uso de diálogos não verbais. Assim como ocorre no diálogo face a face entre duas pessoas, no qual são trocadas não apenas palavras mas também emoções, crenças e objetivos, o Companheiro Virtual de Aprendizagem pode se comunicar com o aluno através de textos, gráficos, ícones, voz, animação, multimídia ou realidade virtual. O objetivo desse incremento na comunicação é justamente manter o aluno motivado para o conhecimento, o que deverá ser efetivado, porém, sem distraí-lo do assunto a ser abordado.. Várias técnicas têm sido exploradas com a intenção de realizar a interação não puramente verbal com os alunos. Algumas dessas técnicas permitem que os Companheiros Virtuais de Aprendizado exibam comportamentos emotivos e expressões, a exemplo de alegria, tristeza e orgulho [Abou-jaoud et al. 1999]. O uso de emoções aumenta a credibilidade desses agentes pedagógicos e amplia o potencial de comunicação com o aluno.. Na subseção a seguir, serão apresentados outros papéis desempenhados pelos agentes pedagógicos.. 29.

(30) 2.4.1 Outros Papéis Desempenhados Pelos Agentes Pedagógicos Como já foi colocado anteriormente, os Agentes Pedagógicos podem desempenhar o papel de Companheiros Virtuais de Aprendizado. Porém, existem outros papéis que podem ser desempenhados pelos Agentes Pedagógicos, que serão abordados resumidamente a seguir.. Para se entender a multiplicidade de papéis dos agentes pedagógicos, é importante ficar claro o contexto social no qual os agentes podem estar inseridos. Em alguns ambientes virtuais de aprendizagem, os agentes pedagógicos interagem com estudantes reais e com professores reais ou virtuais. Nesse contexto social, os agentes pedagógicos podem desempenhar, além do papel de companheiros virtuais de aprendizado, os seguintes papéis [Torreão 2005]: •. par tutor: papel semelhante ao do professor real [Chan e Chou 1997; Mitrovic 2000];. •. competidor: competindo com um aluno, o agente pode motivá-lo a melhorar seu desempenho [Rasseneur et al. 2002];. •. co-aprendiz: segundo [Chow et al. 2003] esse papel é sinônimo de Companheiro Virtual de Aprendizado;. •. perturbador: lança informações incorretas ao aluno para testar sua autoconfiança [Frasson et al. 1996; Goodman et al. 1998];. •. colaborador: ajuda a aprendizagem do aluno, inclusive provocando o aluno no sentido de articular seu raciocínio para refletir sobre as ações passadas e futuras [Goodman et al. 1998; Lester et al. 1999].. Na próxima subseção serão apresentados alguns exemplos de agentes pedagógicos.. 2.4.2 Exemplos de Agentes Pedagógicos A seguir serão apresentados três exemplos de agentes pedagógicos.. STEVE (Soar Training Expert for Virtual Environments) 30.

(31) STEVE [Johnson et al. 2000] foi desenvolvido para interagir com alunos imersos em ambientes virtuais. Ele representa um bom exemplo de agente pedagógico animado que utiliza-se da tecnologia da realidade virtual para fazer demonstrações em três dimensões de como realizar tarefas procedurais, ou seja, tarefas que exigem a execução de procedimentos com seqüências pré-estabelecidas. Ele tem sido utilizado para mostrar como operar máquinas a bordo de navios da marinha americana. Os alunos podem ver STEVE operando ou consertando máquinas, ao mesmo tempo em que ouvem o que ele fala, e têm a sua posição espacial dentro do ambiente virtual monitoradas por ele. Ao contrário do que ocorreria se os alunos assistissem a uma demonstração em vídeo, através do ambiente virtual em 3D, cada aluno pode ver a demonstração de diferentes perspectivas. Além disso, o aluno pode interromper a demonstração com perguntas, ou até mesmo pedir para terminar a tarefa no lugar de STEVE, que tem a capacidade de construir e revisar planos de execução de tarefas.. A Figura 2.3 mostra STEVE demonstrando aos alunos como operar uma máquina.. Figura 2.3: STEVE demonstrando aos alunos como operar uma máquina 31.

(32) ADELE (Agent for Distance Learning: Light Edition). O agente pedagógico animado ADELE [Johnson et al. 1999], que utilizou fortemente a experiência anterior dos mesmos autores com STEVE, foi projetado para possibilitar treinamentos na área médica. Ele foi projetado para trabalhar na web com simulações de situações que ocorrem no dia-a-dia de um médico, como diagnósticos clínicos e emergências traumatológicas. ADELE utiliza plataformas de hardware e software mais limitadas que aquelas exigidas por STEVE, ou seja, enquanto este exige um ambiente operacional que suporte interfaces gráficas avançadas, com a utilização inclusive de realidade virtual em três dimensões, aquele utiliza computadores de mesa com interfaces mais simples, com a intenção de ampliar a aplicabilidade da tecnologia de agentes pedagógicos.. ADELE utiliza métodos simples e naturais como o olhar, os gestos e as expressões faciais para atrair a atenção do aluno e tem a capacidade de reagir às ações do aluno, trazendo a impressão de que tem vida própria e noção da presença do aluno, o que pode aumentar sua motivação.. Um exemplo das capacidades de ADELE pode ser visto na Figura 2.4. Ela mostra uma situação de emergência traumatológica que é apresentada ao aluno como um exercício. Como mostra a figura, ADELE, que é representada como uma médica, monitora o estado do paciente, o qual muda ao longo do tempo e é crítico numa situação de emergência. Ela monitora também as ações do aluno, de forma que, caso seja detectado que houve uma instabilidade nas condições do paciente sem que o aluno tenha reagido prontamente, o aluno seja devidamente alertado. Esse exercício foi projetado para ser utilizado de forma colaborativa.. 32.

(33) Figura 2.4: ADELE em uma situação de emergência traumatológica VICTOR (Virtual Intelligent Companion for TutOring and Reflection) O VICTOR5 é um agente pedagógico inteligente [Torreão 2005] que se comporta como um Companheiro Virtual de Aprendizado. Tem como objetivo auxiliar o processo de aprendizado tratando o estudante de forma personalizada. Foi projetado para fazer parte do projeto PMK Learning Environment (um ambiente virtual de aprendizagem criado no CInUFPE com a finalidade de capacitar alunos em Gerenciamento de Projetos na utilização da base de conhecimento do PMBOK Guide do PMI.. VICTOR interage com o estudante durante seu aprendizado, colaborando para o sucesso das tarefas realizadas. Ele provê feedback imediato para as ações do estudante, dá dicas, elogia, responde a algumas dúvidas e tenta manter o estudante motivado. Ele interage com o estudante através de textos e diferentes animações, de acordo com a ação do aluno na utilização do ambiente. A Figura 2.5 mostra algumas das animações assumidas por VICTOR.. 5. www.cin.ufpe.br/~pmk. 33.

(34) Figura 2.5: Animações do VICTOR. 2.5 Conclusões Neste capítulo, inicialmente, foram apresentados o conceito de Inteligência Artificial e um breve histório dos sistemas computacionais voltados para o ensino. Além disso, foram apresentados os Sistemas Tutores Inteligentes, os Ambientes Virtuais de Aprendizagem e os Agentes Pedagógicos. O conhecimento de todos esses conceitos é importante para o desenvolvimento de um sistema computacional voltado para o ensino. O próximo capítulo apresentará a abordagem de projeto centrado no usuário.. 34.

(35) Capítulo 3 Projeto Centrado no Usuário. _______________________________ A usabilidade tem sido amplamente reconhecida como crítica para o sucesso de um sistema interativo. Existem muitos sistemas mal projetados que, por não possuírem uma boa usabilidade, trazem dificuldades para os usuários aprenderem a operá-los. Esses sistemas tendem a cair em desuso, gerando usuários frustrados que mantêm seus métodos tradicionais de trabalho. A conseqüência é dispendiosa para a organização que utiliza o sistema e prejudicial para a reputação da empresa que desenvolveu e forneceu o sistema.. O objetivo deste capítulo é mostrar a importância do Projeto Centrado no Usuário como solução para a criação de sistemas que possuam boa usabilidade. Este capítulo está organizado da seguinte maneira: na Seção 3.1 são apresentados os benefícios que são obtidos levando-se em conta a usabilidade no desenvolvimento de um sistema; na Seção 3.2 é apresentada a abordagem de projeto centrada no usuário; na Seção 3.3 são apresentadas as conclusões deste capítulo.. 3.1 Benefícios da Usabilidade. De acordo com [Maguire 2001] os benefícios de se desenvolver um sistema levandose em conta a usabilidade podem ser resumidos nos seguintes pontos: •. Produtividade aprimorada – quando um sistema é desenvolvido de acordo com os princípios da usabilidade, e levando-se em conta a maneira de trabalhar preferida do usuário, torna-se possível que o sistema seja efetivamente 35.

(36) operacionalizado, ao invés de se construir um sistema sobrecarregado com complicadas funções e uma interface de usuário inadequada; •. Redução nos erros – uma grande quantidade de falhas humanas pode ser freqüentemente atribuída a uma interface de usuário mal projetada. Evitandose inconsistências, ambigüidades, entre outras falhas de projeto relativas à interface, obtém-se uma diminuição na taxa de erros dos usuários;. •. Redução no treinamento e suporte – um sistema bem projetado e com boa usabilidade pode reforçar a aprendizagem, além de reduzir o tempo de treinamento e a necessidade de suporte;. •. Maior aceitação – A melhora na aceitação do sistema por parte dos usuários é geralmente uma das conseqüências de um sistema que tenha sido projetado visando a uma boa usabilidade. A maior parte dos usuários prefeririam utilizar e tenderiam a confiar mais em sistemas que tenham sido bem projetados e que forneçam informações que possam ser facilmente acessadas e apresentadas em um formato que seja de fácil assimilação e utilização;. •. Reputação aprimorada – um sistema bem projetado pode promover uma resposta positiva do usuário e aprimorar a reputação da empresa desenvolvedora no mercado.. A próxima seção mostra como diferentes métodos, estruturados no padrão ISO 134076, podem ser utilizados juntos no suporte ao projeto centrado no usuário.. 3.2 Projeto Centrado no Usuário Dentro da área de desenvolvimento de software, há numerosos métodos para se projetar sistemas computacionais. Esses métodos enfatizam os requisitos técnicos e funcionais do software. Porém, é igualmente importante considerar os requisitos do usuário. Projeto Centrado no Usuário diz respeito a incorporar a perspectiva do usuário no processo de desenvolvimento de software para que seja obtido um sistema com boa usabilidade.. 6. Descrição da norma ISO 13407 disponível em: http://www.iso.org/iso/en/ISOOnline.frontpage. 36.

(37) 3.2.1 Princípios Fundamentais do Projeto Centrado no Usuário A abordagem de Projeto Centrado no Usuário é um complemento para os métodos de desenvolvimento de software. Os princípios fundamentais do Projeto Centrado no Usuário são os seguintes: •. Envolvimento ativo dos usuários e clareza no entendimento dos requisitos dos usuários e das tarefas – uma das maiores vantagens do Projeto Centrado no Usuário é o envolvimento ativo dos usuários finais que detêm o conhecimento do contexto no qual o sistema vai ser utilizado. Esse envolvimento pode também incrementar a aceitação e o compromisso com o novo software, uma vez que as pessoas envolvidas podem perceber que o sistema está sendo projetado fazendo-se consultas a elas ao invés de ser imposto;. •. Alocação apropriada de funções entre o usuário e o sistema – é importante determinar quais aspectos de uma tarefa devem ser tratadas por pessoas e quais devem ser tratadas pelo software ou hardware. Essa divisão do trabalho deve ser baseada na avaliação das capacidades e limitações humanas bem como um entendimento completo das demandas particulares da tarefa;. •. Iteração das soluções de projeto – o projeto iterativo de software implica no recebimento do retorno por parte dos usuários no que diz respeito à utilização das últimas soluções entregues. Essas soluções podem ser desde o uso de simples leiautes das telas em papel até a utilização de protótipos de software com maior fidelidade. Os usuários tentam desempenhar tarefas do mundo real através do protótipo. O retorno dado por eles é utilizado para desenvolver as próximas soluções de projeto;. •. Equipes de projeto multidisciplinares – o desenvolvimento de um sistema centrado no usuário é um processo colaborativo que se beneficia do envolvimento ativo de diferentes áreas, as quais possuem discernimento e perícia técnica para compartilhar. Assim, é importante que a equipe de desenvolvimento seja formada de especialistas com habilidades técnicas bem como outros que possuam interesse no software proposto. A equipe pode incluir gerentes, especialistas em usabilidade, usuários finais, engenheiros de. 37.

(38) software, designers, pessoas envolvidas com treinamento e suporte e especialistas em tarefas.. 3.2.2 Ciclo de Desenvolvimento do Projeto Centrado no Usuário De acordo com o padrão ISO 13407, há cinco fases essenciais com as quais se deve comprometer para que os requisitos de usabilidade sejam incorporados ao processo de desenvolvimento de software. As fases são as seguintes: •. planejar o processo do projeto centrado no usuário;. •. entender e especificar o contexto de uso;. •. especificar os requisitos do usuário e da organização;. •. produzir as soluções de projeto;. •. avaliar as soluções do projeto frente aos requisitos.. As cinco fases acima são realizadas de forma iterativa, conforme está mostrado na Figura 3.1, com o ciclo sendo repetido até que os objetivos específicos de usabilidade tenham sido atingidos. Essas fases serão abordadas de forma resumida nas próximas subseções.. Planejar o Processo do Projeto Centrado no Usuário. Entender e Especificar o Contexto de Uso. Avaliar as Soluções do Projeto Frente aos Requisitos. Atendem aos Requisitos ?. Especificar os Requisitos dos Usuários e da Organização. Produzir as Soluções do Projeto. Figura 3.1: Atividades Principais do Projeto Centrado no Usuário (ISO 13407) 38.

(39) 3.2.3 Planejando o Processo do Projeto Centrado no Usuário O primeiro passo é reunir todos os interessados no projeto, obtendo-se o compromisso de cada um no sentido de que o envolvimento dos usuários não deverá ocorrer apenas no final do projeto. Nessa reunião, deverá ser discutido como a usabilidade poderá contribuir para que os objetivos do projeto sejam atingidos e deverão ser priorizadas as atividades relativas à usabilidade. Como resultado da reunião, deverá ser produzido um Plano de Usabilidade.. O Plano de Usabilidade deverá prover os meios necessários para que as atividades de usabilidade sejam efetivamente realizadas. Para isso, ele deverá determinar: •. quais os responsáveis pela execução das atividades de usabilidade;. •. quais serão os representantes dos usuários, bem como o envolvimento que eles terão no processo e que tipo de treinamento será necessário;. •. as formas de comunicação que deverão ser utilizadas entre os especialistas em usabilidade, os usuários, os clientes, os gerentes, os desenvolvedores, as pessoas ligadas à divulgação entre outros. O que inclui a definição de como deverão ser obtidas as informações a respeito do projeto, e em que formato essas deverão ser apresentadas.. 3.2.4 Entendendo e Especificando o Contexto de Uso Um sistema é desenvolvido para ser utilizado em um certo contexto, por um conjunto de usuários que possuem determinadas características. Eles terão alguns objetivos e deverão desempenhar um conjunto de tarefas determinado. O sistema deverá ser utilizado dentro de um conjunto determinado de condições técnicas, físicas, sociais e organizacionais que podem afetar o seu uso.. A qualidade do uso de um sistema, incluindo a usabilidade e a saúde e segurança dos usuários, demanda a existência de um entendimento muito bom do contexto de uso do sistema. Por exemplo, em um escritório, há muitas características que se impõem sobre a usabilidade de um novo produto de software, tais como carga de trabalho do usuário e disponibilidade de suporte. Assim, a captura de informações de contexto é uma importante 39.

(40) ajuda na especificação de requisitos de usuários, bem como no estabelecimento de uma base para futuras atividades. Para sistemas mais simples, poderá ser suficiente a identificação de todos os interessados no projeto e o agendamento de reuniões de revisão do contexto de uso. Porém, quando se trata de sistemas mais complexos, poderá ser necessário efetuar uma análise de tarefas e um estudo dos usuários atuais.. 3.2.5 Especificando os Requisitos dos Usuários e da Organização A Elicitação de Requisitos e a Análise de Requisitos são etapas cruciais no desenvolvimento de software. O sucesso de um projeto de desenvolvimento de um sistema depende muito do quanto essas etapas são bem conduzidas.. O padrão ISO 13407 provê orientações de como deverão ser especificados os requisitos e objetivos dos usuários e da organização. Esse padrão estabelece que os seguintes elementos deverão fazer parte da especificação: •. identificação dos usuários relevantes e outras pessoas interessadas no projeto;. •. lista dos objetivos do projeto, que deverão ser apresentados com clareza;. •. indicação das prioridades dos diferentes requisitos;. •. estabelecimento de métricas que permitam que o projeto a ser desenvolvido seja testado;. •. evidência de que houve uma aceitação (homologação) dos requisitos por parte dos interessados;. •. requisitos jurídicos que tenham de ser respeitados no desenvolvimento do sistema, como por exemplo saúde e segurança;. •. documentação clara dos requisitos e informações relacionadas, devendo ser registradas. e. gerenciadas. as. mudanças. que. ocorrerem. durante. o. desenvolvimento do projeto.. Os seguintes métodos podem ser utilizados para se obter a especificação dos requisitos dos usuários e da organização:. 40.

(41) •. análise dos interessados no projeto, que deverá identificar, para cada grupo de pessoas envolvidas no projeto, os papéis e responsabilidades relativos ao sistema;. •. análise de custo-benefício para diferentes grupos de usuários;. •. entrevistas com os usuários, com outros interessados no projeto e com especialistas no domínio da aplicação, com a intenção de levantar os requisitos do sistema;. •. criação de grupos de discussão, que ajudam na identificação de questões que precisam ser consideradas no desenvolvimento do sistema;. •. criação de cenários de utilização do sistema, que deverão mostrar, de forma detalhada, como os usuários poderão desempenhar suas tarefas ao utilizar o sistema em específicos contextos de uso;. •. criação de personagens caricaturados que representam os grupos de usuários mais importantes, com a intenção de estimular a criatividade na equipe de projeto que desenvolve produtos inovadores;. •. análise de competidores, que serve para se obterem informações valiosas a respeito dos pontos positivos e negativos encontrados em sistemas já existentes, identificando recursos úteis a serem incorporados em um novo sistema, bem como potenciais problemas de usabilidade a serem evitados;. •. mapeamento das tarefas em funções, que especifica as funções do sistema que cada usuário vai precisar no desempenho das diferentes tarefas que executa;. •. alocação das funções entre as pessoas e os recursos tecnológicos, que serve para mostrar como uma tarefa é desdobrada em diferentes etapas, nas quais algumas são desenvolvidas no sistema e outras são executadas pelos usuários.. 3.2.6 Produzindo as Soluções do Projeto As soluções de projeto surgem de diversas formas, desde a evolução de sistemas já existentes, até o desenvolvimento de uma solução inovadora. Normalmente, o ciclo de vida do desenvolvimento de um sistema é iterativo, ou seja, as soluções do projeto vão sendo melhoradas e detalhadas de forma cíclica. Para suportar esse ciclo de vida iterativo, podem ser utilizados leiautes das telas em papel que evoluem até protótipos mais concretos do sistema. Os protótipos podem ser mostrados aos usuários, que deverão desempenhar suas tarefas através dos mesmos e serão observados por avaliadores. Através dessa observação e 41.

(42) através de diversas interações entre os desenvolvedores e os usuários, as soluções poderão ser aprimoradas de forma incremental, até que sejam atingidos os objetivos do projeto, incluindo os objetivos de usabilidade.. O nível de fidelidade dos protótipos e a quantidade necessária de iterações vai depender de diversos fatores, incluindo o grau de importância dado à otimização do projeto. Ao se tentar melhorar o protótipo para que sejam atingidos os objetivos do projeto, a avaliação pode ser feita de forma cooperativa, ou seja, o avaliador senta-se ao lado do usuário e discute com ele os problemas, na medida em que eles vão surgindo. Para otimizar esse processo, é melhor conduzir diversas iterações com poucos usuários do que conduzir poucas iterações com diversos usuários. Também deverão ser utilizados os conhecimentos e o retorno dado pelos especialistas do domínio.. 3.2.7 Avaliando as Soluções do Projeto Frente aos Requisitos Os projetos devem ser avaliados por todo o desenvolvimento, inicialmente utilizando protótipos de baixa fidelidade (tipicamente em papel), seguidos por protótipos mais sofisticados em fases posteriores. Esta é uma atividade muito importante dentro do ciclo de vida de desenvolvimento do sistema. Ela pode indicar o quanto os objetivos dos usuários e da organização já foram atingidos e fornecer informações adicionais para o refinamento do projeto. É aconselhável que as avaliações sejam efetuadas desde as primeiras oportunidades, ou seja, antes que a aplicação de mudanças se torne excessivamente cara.. Há duas principais razões para que se conduzam avaliações de usabilidade: •. aprimorar o sistema como parte do processo de desenvolvimento (identificando e corrigindo problemas de usabilidade), através do teste chamado formativo;. •. descobrir se as pessoas podem utilizar efetivamente o sistema, através do teste chamado cumulativo.. As técnicas de avaliação variam no grau de formalismo, rigor e envolvimento dos projetistas e usuários, de acordo com o ambiente no qual a avaliação será conduzida. A escolha das técnicas a serem utilizadas em um projeto específico será determinada pelas 42.