Framework adaptativo que converte materiais digitais em
diversos formatos de acordo com o estilo de aprendizagem do
aluno
Gustavo Bathu Paulus1, Patricia Mariotto Mozzaquatro Chicon2, Mariane Regina Sponchiado Cassenote3, Rodrigo Luiz Antoniazzi4, Claudinei de Lima5
,
Claudiomiro Carvalho Marques6
1Acadêmico do Curso de Ciência da Computação – Universidade de Cruz Alta (UNICRUZ) - Cruz Alta – RS – Brazil
2Professora do Curso de Ciência da Computação – Universidade de Cruz Alta (UNICRUZ) - Cruz Alta – RS – Brazil
3Acadêmica do Curso de Ciência da Computação – Universidade de Cruz Alta (UNICRUZ) - Cruz Alta – RS – Brazil
4Professor do Curso de Ciência da Computação – Universidade de Cruz Alta (UNICRUZ) - Cruz Alta – RS – Brazil
5Acadêmico do Curso de Ciência da Computação – Universidade de Cruz Alta (UNICRUZ) - Cruz Alta – RS – Brazil
6Acadêmico do Curso de Ciência da Computação – Universidade de Cruz Alta (UNICRUZ) - Cruz Alta – RS – Brazil
{pmozzaquatro,claulima,rantoniazzi}@unicruz.edu.br,marques_55@hotmail. com,gustavo.bathu.paulus@hotmail.com,mariane.sponchiado@gmail.com
Abstract. The main goal in education is the construction of knowledge.
Research has been carried out in order to improve teaching strategies to achieve better results in learning. Analyzing these aspects and work on development in the area, it is observed that there are still no systems that allow adaptation of digital materials among various formats automatically, as the student's learning style. This article is part of a research project in progress that aims to study and development of an adaptive framework that converts digital materials in various formats according to the styles of learning identified.
Resumo. A principal meta na área educacional é a construção do
conhecimento. Pesquisas têm sido realizadas com o intuito de aprimorar estratégias de ensino para a obtenção de melhores resultados na aprendizagem. Analisando esses aspectos e os trabalhos em desenvolvimento na área, observa-se que ainda não existem sistemas que permitem adaptação de materiais digitais aos diversos formatos existentes de forma automática, conforme o estilo de aprendizagem do aluno. Este artigo faz parte de um projeto de pesquisa em fase de execução que objetiva o estudo e
desenvolvimento de um framework adaptativo que converte materiais digitais em diversos formatos de acordo com os estilos de aprendizagem identificados.
1. Introdução
É de conhecimento comum o fato de cada ser humano possuir suas singularidades, preferências e aptidões. A partir do estudo dessas particularidades, torna-se possível a exploração das mesmas enquanto facilitadoras da aquisição e retenção de conhecimento. Assim, por meio da adaptação do material didático disponibilizado pelo professor, é possível maximizar a qualidade da aprendizagem em sala de aula.
Acredita-se que, por intermédio da utilização de métodos e técnicas de hipermídia adaptativa, seja possível construir um framework que transforme materiais digitais para os diferentes estilos de aprendizagem. Quando se trata de conversão de texto em áudio, existem algumas ferramentas disponibilizadas para esse propósito, tais como: Voice PHP e Google Speech (TERRELL; DRINGUS, 2000). Esses recursos geralmente são utilizados em serviços de telefonia enquanto auxiliares de leitura e em aplicativos Android como sintetizadores de voz.
Este artigo é parte integrante de um projeto de pesquisa em andamento. A partir do desenvolvimento do projeto, espera-se oferecer aos alunos materiais personalizados de acordo com seu estilo de aprendizagem, apresentando-lhes as informações conforme o princípio da teoria da carga cognitiva. Além disso, possibilitar-se-á ao professor disponibilizar materiais em diversos formatos, desenvolver atividades complementares e obter elementos que sirvam para diferenciar a sua prática pedagógica e criar uma experiência de aprendizagem individualizada.
2. Estilos de Aprendizagem
É notável que vivemos uma época de constantes e desafiadores avanços tecnológicos. Tal fenômeno tem apresentado seus reflexos em todos os segmentos da sociedade, incluindo a educação. Nesse contexto, um novo modelo educacional tem emergido, transformando o obsoleto modelo de ensino tradicionalmente utilizado, em algo dinâmico e inovador. Entretanto, mais importante que a inserção da tecnologia no meio acadêmico, é a forma como as pessoas a aplicam em seu desenvolvimento pessoal e educativo.
Considerando que cada indivíduo possui suas singularidades, diversos autores, tais como Lindemann (2008), Mozzaquatro (2010) e Geller (2004) têm desenvolvido estudos que visam transformar as ferramentas utilizadas, tanto no ensino presencial quanto à distância, em materiais adaptados às necessidades individuais de cada educando. De acordo com Felder (1993), “uma combinação inadequada entre os estilos cognitivos dos alunos e as estratégias pedagógicas utilizadas pelo professor pode tornar os alunos entediados e desatentos, com resultados deficientes e, ademais, desanimados com o curso”.
No entanto, para a construção dessas ferramentas faz-se necessário um estudo detalhado acerca dos diferentes estilos cognitivos e de aprendizagem. Vale salientar que, conforme Mozzaquatro (2010), essa diferenciação não implica em níveis de habilidade,
capacidade ou inteligência, trata-se de diferentes formas utilizadas pelos indivíduos para compreender um mesmo tema.
Existem, entre os pesquisadores da área, divergências a respeito dos conceitos de estilos cognitivos e de aprendizagem. Para muitos, trata-se de denominações variáveis para o mesmo paradigma. Outros, no entanto, as consideram diferentes concepções. Para Cury (2000), “estilo de aprendizagem e estilo cognitivo são concebidos como sendo maneiras apresentadas por cada indivíduo, que correspondem ao modo preferencial de se apropriar das informações, processá-las e, a partir deste ponto, construir conhecimento”. Neste estudo, todavia, consideraremos as definições separadamente.
De acordo com Mozzaquatro (2010), o conceito de estilos cognitivos está relacionado com a maneira ou a forma consistente das atividades estáveis, preferências ou estratégias habituais, modo típico de perceber, recordar, pensar, independente do conteúdo da cognição ou do grau de habilidade de um indivíduo. No entanto, para Bariani (1998), trata-se de formas relativamente estáveis referentes às características da estrutura cognitiva de uma pessoa, que são definidas, em parte, por fatores biológicos, sendo influenciados pela cultura, ou seja, são modificados a partir da influência direta ou indireta de novos eventos. No universo das diferenças individuais, os estilos cognitivos denotam tendências diferenciadas básicas nas formas de aprender e relacionar os dados da realidade e de elaborar conclusões sobre eles.
Em contrapartida, Alonso, Gallego e Honey (1999), definem os estilos de aprendizagem como traços cognitivos, afetivos e fisiológicos que servem de indicadores relativamente estáveis de como os alunos percebem, interagem e respondem a seus ambientes de aprendizagem. Já para Cavellucci (2006, p.10-11), “os estilos de aprendizagem são a maneira com que o aprendiz utiliza estratégias de aprendizagem na construção do conhecimento. Tais estratégias são ferramentas que o sujeito desenvolve para lidar com diferentes situações de aprendizagem incompatíveis com seu estilo”. A partir disso, podemos afirmar que quanto mais estilos o educando dominar, maior será o seu aproveitamento frente às diversas formas de apresentação das informações, tanto pelos professores em sala de aula, quanto por suas experiências cotidianas.
Conforme visto em Mozzaquatro (2010), os estudantes aprendem melhor quando a abordagem educacional é adequada aos seus modos preferidos de obter conhecimento. Alguns autores têm proposto dimensões de estilos levando em conta análises psicológicas para classificar os mais diferentes tipos de aprendizagem para cada aluno. Um exemplo disso é Felder, estudioso que criou o modelo de Felder – Silverman (FELDER, 1993), o qual conta com diversos questionamentos que objetivam classificar o estilo ideal de cada um dos educandos entre sensorial, intuitivo, visual, verbal e ativo.
Diante do exposto, torna-se evidente a importância da valorização e exploração das individualidades de cada sujeito na construção do conhecimento. A partir disso, as diferenças que outrora eram vistas como um obstáculo a ser transposto, passam a ser encaradas como aliadas na formação do indivíduo.
3. Hipermídia Adaptativa
Com a constante expansão das Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs) e a disseminação do uso de Ambientes Virtuais de Aprendizagem, os quais possuem um
grande número de usuários com estilos de aprendizagem diferentes, torna-se fundamental prover a todos os estudantes materiais de ensino atraentes e dinâmicos.
Conforme Graf e Kinshuk (2010), conhecer previamente os estilos de aprendizagem de cada um dos estudantes gera um reflexo interessante na melhoria do processo de ensino-aprendizagem e impacta de forma significativa nos resultados obtidos. Nesse sentido, surgem alguns questionamentos, por exemplo: “Como pode-se construir sistemas computacionais interativos que tratam sobre o que ensinar e como ensinar? ”.
Essa característica individualizada é ainda mais notável quando se trata de Educação a Distância (EAD). Sendo assim, torna-se difícil adaptar um curso nessa modalidade às necessidades específicas de diferentes alunos. Desta forma, surge a necessidade do desenvolvimento de aplicações educacionais dinâmicas que ofereçam certo grau de inteligência e que sejam adaptativas.
Nesse contexto, segundo Dorça (2012), as técnicas de hipermídia adaptativa podem ser aplicadas a um sistema para que este possa decidir “o que ensinar” e “como ensinar” de acordo com o estilo de aprendizagem de cada aluno. Essa técnica objetiva desenvolver e estudar métodos capazes de adaptar qualquer sistema de hipermídia ou hipertexto ao perfil do usuário, compreendendo suas características, necessidades e preferências.
Para Brusilovsky (1998), hipermídia adaptativa é um sistema que reflete algumas características de seus utilizadores em modelos e os aplica na adaptação de diversos aspectos visíveis do sistema às necessidades, desejos e preferências de cada usuário. Ainda, segundo Brusilovsky (1998) e Palazzo (2000), a adaptação de um sistema hipermídia pode ocorrer em nível de conteúdo ou em nível de links (ou nodos).
Conforme Wu (2001), os sistemas adaptativos possuem três componentes básicos em sua arquitetura: Modelo de Usuário, Modelo do Domínio e Mecanismo de Adaptação. O Modelo de Usuário descreve as características, as preferências, as necessidades, o nível de conhecimento e os objetivos do usuário para o sistema. O Modelo de Domínio escreve a base de conhecimento do domínio, no qual é representado o material instrucional que será ministrado aos estudantes. O Mecanismo de Adaptação utiliza os modelos de usuário e domínio para adaptar o sistema.
No entanto, deve-se ter o cuidado de como oferecer e interligar o material a ser aprendido, pois o aluno pode sofrer uma certa limitação, ou seja, deve ser guiado na navegação para que ao passar de um domínio de conhecimento para outro, o primeiro tenha sido compreendido (FALKEMBACK; TAROUCO, 2000).
Na apresentação adaptativa, o material instrucional é apresentado ao aluno de acordo com seu perfil, objetivos e preferências. Por exemplo, um mesmo conteúdo pode ser apresentado utilizando técnicas de apresentação adaptativa da seguinte forma: imagens, vídeo, livro. Na adaptação em nível de links, ocorre a adaptação da interface, ou seja, a maneira com que são disponibilizados os materiais, atividades e ferramentas, troca da cor do plano de fundo, alteração do tamanho da fonte dos textos (MOZZAQUATRO, 2010). Existem técnicas e métodos para apresentação adaptativa, tais como: Texto Condicional, Página Variante, Representação por Frames, Combinação entre Stretchtext e Frames.
A navegação adaptativa possibilita que os alunos tenham uma visão diferente do sistema de acordo com o objetivo e conhecimento dos mesmos, organizando os componentes de interface. As técnicas da navegação adaptativa mais conhecidas são as seguintes: Orientação Direta, Classificação Adaptativa, Ocultação, Anotação Adaptativa e Mapa Adaptativo. Os seguintes métodos são apresentados: Condução Global, Condução Local, Suporte à Orientação Local, Anotação e Suporte à Orientação Global.
4. Metodologia
O presente artigo faz parte de um projeto de pesquisa que objetiva desenvolver um framework adaptativo capaz de converter materiais digitais em diversos formatos de acordo com os estilos de aprendizagem identificados. O projeto está subdividido nas seguintes etapas:
Etapa 1 – Projeto
• Investigar o estado da arte sobre técnicas para adaptação de materiais digitais aos formatos (text, doc, pdf, jpeg, gif, wmv, dentre outros);
• Estudar as diferentes dimensões de estilos de aprendizagem;
• Pesquisar sobre as dimensões dos estilos de aprendizagem e os respectivos materiais digitais correspondentes à cada uma delas;
• Analisar as técnicas de hipermídia adaptativa (apresentação adaptativa e navegação adaptativa);
• Projeto lógico e documentação em UML do framework. Etapa 2 – Desenvolvimento
• Modelagem das funções do framework;
• Implementação das funcionalidades do framework com a integração das técnicas de hipermídia adaptativa;
• Testes práticos e análise dos resultados.
5. Resultados
O presente projeto tem sua conclusão prevista para o mês de fevereiro de 2016. Até o presente momento, foram realizados estudos sobre todo o referencial teórico para a implementação do framework, além da implementação de três dos estilos de aprendizagem definidos.
Realizou-se a conversão de materiais do formato texto para o formato vídeo, assim como o processo inverso (transformação de vídeo em texto). Foram aplicados testes do tipo caixa branca (teste da aplicação pelo desenvolvedor). A conversão de texto para áudio foi feita por meio de uma classe na linguagem de programação PHP chamada Php_text2Speech.class.php em conjunto com a ferramenta Google Text To Speech que altera o texto padrão para áudio. Com o intuito de facilitar os processos de edição de texto, foi adicionada uma área de texto juntamente com o plugin Sceditor, o qual disponibiliza diversos recursos para edição, formatação de fonte, inserção de tabelas, imagens, vídeos, e-mails e impressão.
Ao clicar no botão “Enviar”, imediatamente é executado o áudio presente na área de texto e salvo dentro de uma pasta destinada a materiais nesse formato na raiz do sistema, além de um arquivo de texto com o título e conteúdo que foram informados. Atualmente, a aplicação é composta por quatro arquivos PHP que executam as tarefas de recebimento do texto, geração dos arquivos, execução, armazenamento de funções para salvar e executar o áudio e personalizar a área de texto. A Figura 1 ilustra a tela de conversão.
Figura 1. Tela de conversão do formato texto para vídeo
O Quadro 1 mostra a codificação para a conversão dos materiais e representa o protótipo atual composto pelo título, conteúdo a ser convertido e player de execução.
Quadro 1. Exemplo de código que instancia a classe PHP_Text2Speech para conversão de texto para áudio
Conforme ilustra a Figura 2, o usuário pressiona o botão “Gravar”, inicia a conversação e o texto automaticamente aparece no espaço em branco. Até o presente momento foi aplicado o teste de função, teste do tipo caixa branca.
Figura 2. Conversão de áudio para texto
6. Considerações Parciais
Este artigo tem por objetivo apresentar a aplicação de funcionalidades de um framework adaptativo com o intuito de converter o texto disponibilizado pelo professor em um arquivo de áudio, possibilitando o download em formato de áudio. Da mesma forma, visando maior portabilidade dos conteúdos e facilitação do aprendizado, é possível escutar o áudio diretamente na aplicação web. Foi utilizada a linguagem de programação PHP, sendo que a aplicação permitirá o acesso pelo navegador e a disponibilização imediata dos arquivos de áudio.
A contribuição deste projeto emerge tanto para comunidade acadêmica da Universidade de Cruz Alta quanto para a própria instituição. A primeira é favorecida em relação ao conhecimento, informação e tecnologia; a segunda ganha na qualidade de sua prestação de serviços à educação. Assim, ressalta-se que o projeto é de fundamental importância para todos os cursos da UNICRUZ, visto que todos os docentes poderão planejar suas aulas em apenas um formato e o framework adaptativo transformará estes materiais em diversos formatos, personalizando conteúdos digitais conforme os estilos de aprendizagem identificados.
O projeto proposto está sendo desenvolvido por acadêmicos do curso de Ciência da Computação, os quais estão tendo a oportunidade de aperfeiçoar os conhecimentos adquiridos em várias disciplinas estudadas no decorrer da graduação e terão uma base mais concreta com relação à aplicação prática desses conhecimentos. A experiência resultante do esforço coletivo dos pesquisadores que se encontram envolvidos neste projeto deve contribuir com o avanço científico e tecnológico brasileiro no que tange o estudo da programação. Uma das formas será por meio da publicação de diversos artigos científicos em congressos, simpósios e outros eventos científicos ligados à informática em todo o país.
Outro aspecto importante desta pesquisa é a aplicabilidade, uma vez que acadêmicos poderão usufruir do sistema educacional disponibilizado para o ensino da programação. Além disso, também se possibilita novas formas de disseminação do conhecimento e a ampliação das possibilidades de ensino.
7. Referências
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Cavellucci, L. C. B. (2006). Estilos de Aprendizagem: em busca das diferenças
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