Computação Aplicada à Educação

Computação Aplicada

à Educação

Profa. Dr. Adriana Soares Pereira apereira@smail.ufsm.br

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Objetivo da Disciplina

Conscientizar o aprendiz da importância dos processos educacionais e a

necessidade de reestruturação destes, baseado em novas teorias de ensino-aprendizagem e, novas tecnologias computacionais e de telecomunicações

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Plano de Ensino

Unidade 1 - Fundamentos Educacionais e Cibercultura

1.1) Definições e Contextualização

Unidade 2 - Ambientes Virtuais de Aprendizagem

2.1) Estrutura dos Ambientes

2.2) Objetos de Aprendizagem

2.3) Modelos e Exemplos

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Plano de Ensino - Cont.

Unidade 3 - Jogos Computadorizados Educativos

3.1) Teoria dos Jogos

Unidade 4 - Tutores Inteligentes

4.1) Agentes Inteligentes

Plano de Ensino - Cont.

Unidade 5 - Tópicos Especiais de Informática na Educação

5.1) Ensino a Distância

5.2) Sistemas Tutores Inteligentes

5.3) Sistemas Especialistas

Unidade 6 - Projeto de Softwares Educativos

Bibliografia

 LÉVY, Pierre. Cibercultura. 1.ed. São Paulo: Editora 34, 1999. 260 p.

 NEGROPONTE, Nicholas. A vida digital. 2. ed. São Paulo: Companhia das Letras, 2001. 231 p.  Sistemas Tutores Inteligentes. Disponível em:

http://www.aaai.org/AITopics/html/tutor.html

 Revista Brasileira de Informática na Educação (RBIE) da Sociedade Brasileira de Computação (SBC).

Unidade 1 –

Fundamentos

Educacionais

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Conceitos

Educação – prática social que ocorre em

várias instituições e atividades humanas (família, escola, trabalho, igrejas...)

Processo pelo qual as pessoas se

manifestam e se modificam em suas múltiplas possibilidades

elaborar, metabolizar, assimilar e transmitir conhecimentos na escola e na sociedade

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Conceitos

Ensino – aspecto instrutivo da educação,

formação, transmissão de informações.

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Conceitos

Pedagogia – Ciência que investiga a

teoria e a prática da educação e sua relação com a prática social global.

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Didática

Compreendida como a teoria do ensino e da aprendizagem em todas as situações e em todos os contextos possíveis

Remete ao design instrucional

Planejamento e implementação de situações de ensino-aprendizagem

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Aprendizagem

Diz respeito à ação de quem aprende (criança, adolescente, jovem ou adulto)

Modifica seu próprio comportamento, conduta, conhecimentos e crenças

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Cibercultura

Conjunto de técnicas (materiais e intelectuais), de práticas, de atitudes, de modos de pensamento e de valores que se desenvolvem juntamente com o crescimento do ciberespaço

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Ciberespaço

Novo meio de comunicação que surge da interconexão mundial dos computadores, não apenas a infra-estrutura material da comunicação digital, mas também o universo oceânico de informações que ela abriga, assim como os seres humanos que navegam e alimentam esse universo.

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Expressões Tecnológicas

Educação online: Ação sistemática de uso de tecnologias, abrangendo hipertexto e redes de comunicação interativa, para distribuição de conteúdo educacional e promoção da aprendizagem, sem limitação de tempo ou lugar.

Mediação tecnológica pela conexão em rede

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Educação a Distância

Separação espacial e temporal entre professor e aluno

Comunicação direta mediada por recursos tecnológicos, mas independe da

comunicação online

Tecnologias de

Informação e

Comunicação -

TICs

Educação e Tecnologia

últimos anos

Ainda existe dificuldade em lidar com conceitos básicos como educação, ensino, didática, aprendizagem, instrução

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Ensino presencial promove a continuidade e sucesso no processo de ensino

Gerenciar a individualidade do aluno

Ambientes Educacionais surgem para apoiar cursos presenciais e virtuais

Educação e Tecnologia

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TICs

Os recursos tecnológicos facilitam a distribuição da informação

Sob o ponto de vista psico-pedagógico, permanecem importantes desafios tais como:

cobertura pedagógica à extensa variedade de perfis cognitivos

dificuldades que serão enfrentadas pelo aprendiz, especialmente a longa distância

adaptação do ensino

Ensino Virtual

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Ensino a Distância

Início do século passado, com ensino por correspondência

Experiências bem sucedidas com recurso audiovisuais (ex.Telescola)

Recurso a computadores

Recurso a telecomunicações (em especial e mais recentemente,à Internet)

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Ensino Virtual

Nível complementar ao dos conceitos de espaço e tempo

A dimensão das ligações em rede

Qual a capacidade de nos relacionarmos simultaneamente com muitas pessoas (?), quantas (?), com que intensidade

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Ensino Virtual

A supressão das restrições de espaço e tempo

Referenciais importantes para o ser humano

Risco de perda de identidade (?)

Passar muito tempo no computador

Informática na

Educação

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História

A utilização dos computadores na educação tem uma longa história;

Aplicações educacionais utilizando esta tecnologia são desenvolvidas desde os anos 60;

Aplicações denominadas CAI (Computer Assisted Instruction)

Instrução programada

Forma expositiva centrada no professor

Primeiro o estudante deve compreender a lição dada pelo professor

O aluno responde alguma questão para reforçar sua compreensão

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História (Cont.)

mero ´virador de página eletrônico`;

não há inovações quanto a técnicas de ensino aprendizagem (parte pedagógica);

apresentação do material instrucional em meio digital utilizando técnicas de multimídia (maior interatividade);

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História (Cont.)

Crescente tendência em incorporar princípios e estratégias cognitivas no processo de

desenvolvimento dos CAI

Perspectivas teóricas dos psicólogos educacionais tendem a migrar para a psicologia cognitiva

Evolução das técnicas de Inteligência Artificial (IA) e das pesquisas na Ciência Cognitiva

Aumentou-se o grau de ‘inteligência’ dos sistemas educacionais

Dificuldades estão sendo superadas

Estágio Atual

Surgimento dos chamados ICAI – CAI

inteligentes

Representação do conhecimento

Os estudantes passam a ter experiências de aprendizagem individualizadas

Personalizam a instrução

Instrução de acordo com o nível de conhecimento do estudante e seu índice de aprendizagem

Apresenta métodos educacionais que proporcionam

Estágio Atual

ICAI - Intelligent Computer Aided Instruction: utilização da Ia para:

analisar padrões de erros;

analisar o estilo e a capacidade de aprendizagem do aluno;

oferecer instrução especial sobre o conceito que o aluno esta apresentando dificuldade;

utilização da linguagem natural;

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Estágio Atual

Atualmente qualquer sistema que tenha como objetivo principal a função de ensinar, deve incorporar princípios de IA.

Mais recentemente os programas de computador que utilizam técnicas de IA para auxiliar pessoas no processo de aprendizagem

STI (Sistemas Tutores Inteligentes)

Visão Geral sobre

IA

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Inteligência Artificial (IA)

Termo originou-se em 1956 em Dartmouth

Allen Newell, Herbert Simon, Marvin Minsky, Oliver Selfridge e John McCarthy

Final dos anos 50 e início dos anos 60 cientistas trabalhavam com o

processamento simbólico

Ao invés de construir Sistemas baseados em números, tentaram construir sistemas que manipulassem símbolos

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Inteligência

Termo vago e de difícil conceituação ! “Habilidade ou capacidade de resolver problemas complexos.”

35 Inteligência requer conhecimento ...

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Como ocorrem os processos

inteligentes no ser humano?

Processos mentais

Memória

Atividade motora

Atividade sensorial

Um sistema inteligente é aquele capaz de modelar estes processos.

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Fundamentos da IA

Psicologia - simulação dos processos

mentais (Newell& Simon)

Lógica - formalismo lógico ( Mc Carthy)

Neurofisiologia - simulação da arquitetura do cérebro

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Metas e objetivos da IA

tornar os computadores mais úteis

entender os princípios que tornam a inteligência possível (Winston,1987)

construir uma máquina inteligente

pesquisar a natureza da inteligência humana (Costa e Viccari)

construção de máquinas que executem tarefas em que, normalmente, a inteligência humana é necessária

Sistemas

Especialistas

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Sistemas Especialistas

São programas de computador planejados para adquirir e disponibilizar o

conhecimento operacional de um especialista humano

Comumente vistos como sistemas de suporte a decisão

São capazes de tomar decisões como especialistas em diversas áreas

Sistemas Especialistas

São diferentes das aplicações típicas por causa de sua arquitetura

Princípio fundamental

Separação do conhecimento de domínio O sistema mais frequentemente citado é o

MYCIN

Desenvolvido por uma equipe de médicos e

Ambientes Virtuais de

Ensino-Aprendizagem

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Ambientes Virtuais de

Aprendizagem

 Utilizam a Internet como mediadora nos processos de construção de conhecimento (ensino-aprendizagem)

como complemento aos cursos presenciais, ou

como facilitador de cursos à distância.

 A Internet é o maior repositório online de informação diversificada e atualizada, oferecendo:

consulta a hipertextos

acervo variado e ilimitado

ferramentas para comunicação entre estudantes e professores

Ambientes

Inteligentes

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Ambientes Inteligentes de

Ensino-Aprendizagem

Surgiram para adequar a aprendizagem às características individuais do aluno

Utilizam recursos da Inteligência Artificial no seu desenvolvimento

Atividade

Fórum

Responda a pergunta do fórum, ou comente a resposta de um colega

Disponível de 27/08 à 02/09.