CURSO DE INFORMÁTICA (BACHARELADO)
AMBIENTE COMPUTACIONAL PARA ENSINO DE
NEUROFISIOLOGIA BASEADO NO MODELO HIPERTÔMATO
Relatório do Trabalho de Conclusão de Curso submetido à Universidade do Planalto Catarinense para obtenção dos créditos de disciplina com nome equivalente no curso de Informática - Bacharelado.
SCHEILA BALLMANN VEDANA
(BACHARELADO)
AMBIENTE COMPUTACIONAL PARA ENSINO DE
NEUROFISIOLOGIA BASEADO NO MODELO HIPERTÔMATO
Relatório do Trabalho de Conclusão de Curso submetido à Universidade do Planalto Catarinense para obtenção dos créditos de disciplina com nome equivalente no curso de Informática - Bacharelado.
SCHEILA BALLMANN VEDANA
Orientador(a) : Prof(a) Eliane Pozzebon, Esp.
Co-Orientador(a) : Prof(a) Maria Aparecida Fernandes Almeida, M. Sc.
AMBIENTE COMPUTACIONAL PARA ENSINO DE NEUROFISIOLOGIA BASEADO NO MODELO HIPERTÔMATO
SCHEILA BALLMANN VEDANA
ESTE RELATÓRIO, DO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO, FOI JULGADO ADEQUADO PARA OBTENÇÃO DOS CRÉDITOS DA DISCIPLINA DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO DO VIII
SEMESTRE, OBRIGATÓRIA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE:
BACHAREL EM INFORMÁTICA
Prof (a) Eliane Pozzebon, Esp. Orientadora
Prof (a). Maria Aparecida Fernandes Almeida, M. Sc.
Co-Orientadora
BANCA EXAMINADORA:
Prof. Alexandre Perin de Souza, M. Sc. UNIPLAC
Prof (a) Viviane Duarte Bonfim UNIPLAC
Prof. Angelo Augusto Frozza, Esp. Prof. Alexandre Perin de Souza, M. Sc. Supervisor de TCC Coordenador de Curso
Dedico este trabalho a minha família que sempre esteve ao meu lado, em momentos de alegria e dificuldade.
Agradeço, em primeiro lugar a Deus que me deu a ilustre oportunidade de viver e condições para chegar até aqui. Ao meu esposo e aos meus pais, que sempre me incentivaram nos momentos difíceis, a meus filhos por entenderem os momentos de ausência e as professoras Eliane Pozzebon e Maria Aparecida Fernandes Almeida que foram mais que professoras, grandes amigas....
LISTA DE FIGURAS ...VIII LISTA DE ABREVIATUAS ... X RESUMO ...XI ABSTRACT ...XIIIII 1. INTRODUÇÃO ... 1 1.1. Apresentação ... 1 1.2. Definição do Problema ... 2 1.3. Justificativa ... 2 1.4. Objetivos ... 3 1.4.1. Objetivo Geral... 3 1.4.2. Objetivos específicos ... 3 1.5. Metodologia ... 3 2. INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO... 5
2.1. As primeiras máquinas no ensino ... 5
2.1.1. Máquina de Pressey ... 6
2.1.2. Fonógrafo e Televisão ... 6
2.1.3. Ensino Programado: A máquina de Skinner ... 7
2.1.4. Máquina de ensinar de Crowder ... 9
2.1.5. Máquina de Pask ... 9
2.1.6. DIDAK: mais uma ferramenta no ensino ... 10
2.1.7. Computadores: os cérebros eletrônicos ... 11
2.2. Categorias do computador no ensino ... 13
2.3. A importância da internet no ensino ... 13
2.4. Programas de computadores educacionais ... 15
2.4.1. Primeiros sistemas de ensino computadorizado inteligente ... 17
3. DESCRIÇÃO DO AMBIENTE COMPUTACIONAL ... 19
3.1. Descrição computacional ... 19
3.1.1. Sistemas hipertexto ... 19
3.1.2. Multimídia ... 20
3.1.3. Hipermídia ... 21
3.1.4. Hipertexto como autômato ... 21
3.2. Descrição funcional ... 25
4. IMPLEMENTAÇÃO E TESTE DO AMBIENTE COMPUTACIONAL ... 28
4.1. Descrição do conteúdo ... 28
4.2. Testes ... 44
4.2.1. Resultado dos testes... 44
4. CONCLUSÃO ... 48
REFERÊNCIAS... 50
FIGURA 1 - Skinner nos anos 50: treinamento de militares ... 7
FIGURA 2 - Discover: programas lineares ... 8
FIGURA 3 - Máquina Devereux na França ... 8
FIGURA 4 - Auto-Tutor (EUA)... 8
FIGURA 5 - Máquina DIDAK ... 10
FIGURA 6 - Janela de uma máquina DIDAK ... 10
FIGURA 7 - Página principal do Tutorial de Fisiologia Cardíaca... 16
FIGURA 8 - Representação gráfica do hipertexto... 20
FIGURA 9 - Exemplo de um autômato finito ... 22
FIGURA 10 - Hipertexto como autômato ... 25
FIGURA 11 - Grafo de implementação do sistema modelado como Hipertômato 26
FIGURA 12 - Tela inicial do protótipo de Neurofisiologia ... 29
FIGURA 13 - Parte superior da página da célula biológica ... 29
FIGURA 14 - Parte intermediária da página da célula biológica ... 30
FIGURA 15 - Parte inferior da página da célula biológica ... 30
FIGURA 16 - Parte superior da página das organelas ... 31
FIGURA 17 - Parte intermediária 1 da página das organelas ... 31
FIGURA 18 - Parte intermediária 2 da página das organelas ... 32
FIGURA 19 - Parte intermediária 3 da página das organelas ... 32
FIGURA 20 - Parte intermediária 4 da página das organelas ... 33
FIGURA 21 - Parte inferior da página das organelas ... 33
FIGURA 22 - Parte superior da página do neurônio ... 34
FIGURA 23 - Parte inferior da página do neurônio ... 34
FIGURA 24 - Parte superior da página do impulso nervoso ... 35
FIGURA 25 - Parte intermediária da página do impulso nervoso ... 35
FIGURA 26 - Parte inferior da página do impulso nervoso ... 36
FIGURA 27 - Parte superior da página da sinapse ... 36
FIGURA 28 - Parte intermediária da página da sinapse ... 37
FIGURA 29 - Parte inferior da página da sinapse ... 37
FIGURA 30 - Parte superior da página do sistema nervoso... 38
FIGURA 31 - Parte inferior da página do sistema nervoso ... 38
FIGURA 32 - Parte superior da página do sistema nervoso central ... 39
FIGURA 33 - Parte intermediária da página do sistema nervoso central ... 39
FIGURA 35 - Parte superior da página do sistema nervoso periférico... 40
FIGURA 36 - Parte intermediária da página do sistema nervoso periférico ... 41
FIGURA 37 - Parte inferior da página do sistema nervoso periférico ... 41
FIGURA 38 - Parte superior da página do sistema nervoso autônomo ... 42
FIGURA 39 - Parte inferior da página do sistema nervoso ... 42
FIGURA 40 - Tela do mapa do site ... 43
FIGURA 41 - Tela do livro de visitas ... 43
FIGURA 42 - Legibilidade na apresentação do conteúdo... 44
FIGURA 43 - Legibilidade das figuras, animações e vídeo ... 44
FIGURA 44 - Compatibilidade das figuras, animações e vídeo com o texto ... 45
FIGURA 45 - Facilidade e segurança de navegação no protótipo... 45
FIGURA 46 - Atratividade dos aspectos visuais do protótipo ... 45
FIGURA 47 - Conveniência da utilização do computador para ensino de Neurofisiologia... 46
FIGURA 48 - Interesse pela utilização do protótipo nas aulas abordam assuntos de Neurofisiologia... 46
FIGURA 49 - Facilidade na abstração dos conteúdos ... 46
FIGURA 50 - Integridade das ligações ... 47
RNA Redes Neurais Artificiais
UNIPLAC Universidade do Planalto Catarinense HTML Hypertext Markup Language
CAI Computer Aided Instruction
TICCIT Time-Shared, Interative, Computer-Controlled, Information Television CMI Computer Maneged Instruction
IBM International Business Machines
PLATO Programmed Logic for Automated Teaching Operations
SOCRATES Systems Organizing Content Review to and Teach Educational Subjects TIES Total Information for Education Systems
RESUMO
O ambiente educacional utilizou ao longo dos anos diversas máquinas que foram criadas com a finalidade de facilitar a aquisição do conhecimento. Dentre todas, o computador pode ser considerado a que mais contribui para o processo de ensino-aprendizagem, uma vez que pode proporcionar ambientes flexíveis, atrativos e interativos.
Com o advento do computador, inúmeros programas foram desenvolvidos com propósitos educativos. Através de estratégias de Inteligência Artificial muitos deles permitiram a personalização da instrução, compatibilizando a apresentação dos conteúdos com o nível de conhecimento e aprendizagem do aluno.
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um ambiente computacional para ensino de Neurofisiologia através da Web, baseado na modelagem de Hipertômatos. Este ambiente poderá ser utilizado em diversas áreas, como a biológica e tecnológica, quando o assunto abordado for Neurofisiologia.
Na concepção do ambiente utilizou-se o sistema de hipertexto, assim como técnicas de multimídia. Esta associação do hipertexto e multimídia, possibilitam a criação de ambientes mais atrativos e interativos, uma vez que permitem o acesso não linear as informações e a apresentação de diversos tipos de dados, como: áudio, vídeo, animações, textos gráficos etc.
O protótipo para ensino de Neurofisiologia foi desenvolvido a partir da modelagem de Hipertômato, que é um modelo teórico de hipertexto como autômato. A utilização deste modelo proporciona uma visão completa do funcionamento do sistema. Isto permite que falhas sejam detectadas antes do sistema ser implementado.
figuras e animações, o funcionamento do sistema nervoso. As páginas pertencentes ao protótipo são: célula biológica, organelas, neurônio, impulso nervoso, sinapse, sitema nervoso, sistema nervoso central, sistema nervoso periférico, sistema nervoso autônomo, mapa do site e livro de visitas.
Utilizou-se a linguagem HTML em conjunto com Java Script para implementação do ambiente.
Na fase de teste o protótipo foi avaliado por alunos da área biológica e tecnológica através de um questionário. Pode-se perceber através dos resultados obtidos que o protótipo pode ser bastante interessante como ferramenta de estudo nas aulas que abordam assuntos de Neurofisiologia, uma vez que os resultados obtidos foram favoráveis tanto nos aspectos funcionais quanto visuais.
Palavras-chave: Hipertômatos; Hipermídia; Autômatos; Ensino-Aprendizagem; Neurofisiologia.
The educational atmosphere, used for a period of years different kinds of machines that was made with the conclusion of acquisition knowledge. During all, the computer can be considered the one that more contributes to the process learning, once as it can be proportional to flexible, incentive and interactive atmospheres.
With the advancement of computers, innumerous programs where designvolved for educational purposes. Thru strategies, many Artificial Intelligence where permited with the instruction personalization, competing the presentation of the unit with the level of learning knowledge of the student.
This work shows the designvolvement of a computational atmosphere for the learning Neurophysiology thru the Web, based on the Hypertomata model. This atmosphere can be used in different areas, like biological and technological, when Neurophysiology is the topic.
In the atmosphere conception, it was used the hypertext, like the techniques of multimedia. This association of hypertext and multimedia, permits the creation of atmospheres more attractional and interactional, as long as it permits the not accessible the informational linear and the a presentation of various types of data like: audio, video, animation, graphic texts etc.
The prototype for the Neurophysiology learning was designvolved aside with the Hypertomata model, that is a theoretical model hypertext like the automata. The use of this model provides a computer vision of it's work system. This permits that errors can be detected before they system is completed. The environment is constituted un many pages, thru texts, pictures, and animations the works of the nervous system. The pages that belong to the prototype are: biologic cell, little organs, neuron, nervous impulse,
synapse, nervous system, central nervous system, peripheric nervous system, automat nervous system, map of site and guide book.
It was used HTML language together with Java Script to implement with the environment. In the test phase, the prototype was evaluated by students in the biologic and technologic areas, thru a questionnaire. It can be noticed thru the results obtained that the prototype can be very interesting like a study tool in classes that the topic is Neurophysiology, as long as the results obtained are favorable in such functional and visual aspects.
Key-words: Hypertomata; Hypermedia; Automata; teaching/learning; Neurophysiology.
1.1. Apresentação
Os computadores podem ser considerados uma poderosa ferramenta no processo de ensino-aprendizagem. É muito comum em ambientes de aprendizagem com tecnologias, os alunos com dificuldades de aprender passarem a encontrar novas motivações, tornando-se mais entusiasmados.
O computador pode ser considerado uma das mídias que mais possuem recursos flexíveis dentre os diversos meios utilizados para o desenvolvimento de habilidades dos alunos, como jogos, vídeos e dramatização. A utilização desta ferramenta de forma adequada no ensino, poderá estimular o aluno no desenvolvimento de suas idéias, criatividade e busca do conhecimento.
Programas educacionais desenvolvidos com técnicas hipermídia proporcionam ao aluno a possibilidade de interagir com o sistema, além de permitirem o acesso a um vasto número de informações através de gráficos, textos, sons e imagens. Esses elementos tornam a interface gráfica mais interessante, fazendo com que a aprendizagem aconteça de forma mais agradável.
A intenção deste trabalho é mostrar que a utilização de um modelo computacional no ensino de Neurofisiologia poderá tornar o estudo mais interessante, principalmente se fizer uso de técnicas hipermídia. O trabalho utiliza a modelagem Hipertômato (hipermídia como autômato) do modelo proposto por Almeida (2001). Uma grande motivação para o desenvolvimento da aplicação é o trabalho de Kreutz (2001) que desenvolveu um sistema via rede de computadores para ensino de conceitos básicos de fisiologia cardíaca.
1.2. Definição do problema
A intenção deste trabalho é desenvolver um ambiente para auxílio ao ensino de Neurofisiologia baseado na modelagem Hipertômato. Os ambientes computacionais para auxílio ao ensino têm encontrado aplicações nas mais diversas áreas. A Neurofisiologia é objeto de estudo de vários cursos das ciências biológicas e da vida. Seus conceitos básicos também são importantes na Engenharia e na Computação quando são tratados modelos matemáticos inspirados biologicamente, como no caso das Redes Neurais Artificiais (RNA). As RNA referem-se à Inteligência Artificial Conexionista e são utilizadas amplamente na resolução de diversos problemas práticos (BARRETO, 2000). A concepção de um ambiente (contendo uma mídia rica em imagens e animações) para auxílio ao ensino de princípios básicos neurofisiológicos pode ser bastante útil como ferramenta didática.
A utilização da modelagem de Hipertômato no desenvolvimento do ambiente computacional para ensino de Neurofisiologia é importante porque proporciona ao desenvolvedor de sistemas uma visão completa da funcionalidade do sistema, permitindo que falhas sejam corrigidas antes que o ambiente seja implementado.
1.3. Justificativa
Os ambientes educacionais requerem cada vez mais a utilização de ferramentas que auxiliem o desenvolvimento da aprendizagem. A utilização do computador, de tecnologias como a Internet e multimídia tem proporcionado uma comunicação mais acessível, uma integração mais viável e um conhecimento mais disponível.
O desenvolvimento de ferramentas para estudo de Neurofisiologia que contenha mídia rica pode ser importante para a compreensão da natureza dinâmica do sistema nervoso, uma vez que permite imitar, através de animações e vídeo, os movimentos realizados pelas estruturas deste sistema. Estas ferramentas disponibilizadas na rede de computadores poderão tornar as aulas ainda mais interessantes, uma vez que proporcionam ao aluno a escolha de assuntos de seu interesse.
Com o propósito de enriquecer o ambiente educacional e considerando a inexistência na UNIPLAC, de um ambiente computacional que auxilie didaticamente as aulas nos cursos da área biológica e tecnológica, quando o assunto abordado é Neurofisiologia, foi proposto o desenvolvimento deste trabalho.
A melhoria da qualidade de ensino atualmente não depende somente de professores e pedagogos. Profissionais da informática também estão envolvidos neste processo buscando desenvolver sistemas mais eficientes e voltados para as necessidades dos alunos.
1.4. Objetivos
1.4.1. Objetivo geral
O objetivo deste trabalho é desenvolver um ambiente computacional para apoio ao ensino de conceitos introdutórios de Neurofisiologia.
1.4.2. Objetivos específicos
Para atender o objetivo geral deste trabalho serão propostos os seguintes objetivos específicos a serem atingidos:
a) Desenvolver um estudo sobre a utilização do computador no ensino;
b) Descrever computacionalmente e funcionalmente o ambiente a ser desenvolvido; c) Implementar o ambiente, seguindo a modelagem de Hipertômato, colocando para a
utilização via redes de computadores;
d) Fazer conjectura sobre trabalhos futuros, que possam ser desenvolvidos posteriormente.
1.5. Metodologia
O trabalho foi desenvolvido com auxílio de bibliografias que abordam assuntos como a utilização do computador no ensino, conceitos de hipertexto, multimídia e
hipermídia. As bibliografias consultadas foram livros, trabalhos publicados ou páginas disponíveis na Internet.
A produção do tutorial sobre conceitos introdutórios em Neurofisiologia utilizou ferramentas como o editor de HTML (Hypertext Markup Language) do StarOffice e um navegador WEB. O tutorial foi implementado utilizando a linguagem HTML e Java Script. Após a implementação do ambiente o sistema foi disponibilizado na rede da UNIPLAC para testes de sua funcionalidade e de sua aplicação. Os usuários colaboraram com a avaliação do sistema através de críticas e sugestões enviadas para a autora deste trabalho através de correio eletrônico.
2. INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO
A evolução tecnológica tem causado grande impacto na educação com o surgimento do computador. Dentre todas as máquinas desenvolvidas até hoje, o computador talvez seja aquela que mais contribui no desenvolvimento das capacidades intelectuais. Portanto, desde os primórdios da informática, o computador pode ser visto como um objeto facilitador no processo de ensino-aprendizagem, o que vem ocasionando um grande interesse pelo seu uso.
Paralelamente à evolução tecnológica na educação, especialistas na área discutem sobre a importância do uso do computador no ensino e as notações contrárias residem na forma em que o computador é utilizado e não na tecnologia em si.
O sistema educacional, que ainda mostra-se tão carente precisa rejuvenescer e vários educadores acreditam que o computador poderá contribuir para isso, pois através dele, educadores e educandos terão chances de aperfeiçoar e de construir conhecimentos.
Em toda parte do mundo há um amor apaixonado entre crianças e computadores. Trabalhei com crianças e computadores na África, na Ásia e na América, em cidades, subúrbios, fazendas e selvas. Trabalhei com crianças pobres e ricas; com filhos de pais letrados e analfabetos. Estas diferenças não parecem ter importância. Por toda parte, com muito poucas exceções, eu vi o mesmo brilho nos olhos, o mesmo desejo de se apaixonar daquela coisa. E mais do que querer isso, eles parecem saber que no fundo eles já a possuem. Eles sabem que podem comandá-la mais facilmente e mais naturalmente do que os seus pais. Eles sabem que são a geração dos computadores (PAPERT, 1996).
2.1. As primeiras máquinas no ensino
A utilização de máquinas no ensino não é recente, o homem já as usava muito antes do advento do computador. Estas surgiram na Revolução Industrial, onde
muitos camponeses migraram para as cidades buscando melhores condições de vida. Na época, o ensino dispunha de um número reduzido de professores capacitados a ensinar e a jornada de trabalho das pessoas na cidade era muito intensa. Esses dois fatores impulsionaram vários inventos para automatização do ensino, que foram sustentados por teorias da Psicologia (ALMEIDA, 2001).
2.1.1. Máquina de Pressey
Em 1926, Sidney Pressey, professor de Psicologia da educação na universidade do estado do Ohio, inventou uma máquina para correção de testes de múltipla escolha, o Tutor Drum (SUPPES, 1972). A máquina apresentava as questões aos alunos através da rotação de cilindros e as respostas eram efetuadas por intermédio de quatro botões, sendo que cada um deles representava uma resposta. A máquina poderia operar de duas formas: modo treino e modo teste. No modo treino, todos os botões mantinham-se chaveados, exceto o de resposta correta. No modo teste, nenhum deles.
Pressey idealizou a máquina baseando-se nos princípios educacionais de Thorndike, que propunha o aprendizado individualizado seqüencial, ou seja, o aluno não poderia aprender a lição seguinte sem que tivesse aprendido a precedente.
2.1.2. Fonógrafo e Televisão
O primeiro fonógrafo foi utilizado no ensino em 1909 na escola americana Miwaukee. O primeiro disco gravado para o ensino foi lançado em 1911 pela RCA Victor. Em 1912, vai ao ar a primeira estação de rádio educativa dos Estados Unidos, como uma iniciativa da Universidade do Estado do Ohio, que começou a distribuir cursos para seus estudantes.
A primeira televisão educativa americana surgiu em janeiro de 1933, na University of Iowa. O primeiro programa de televisão foi propagado através da estação W9XK e apresentava uma breve conferência da universidade. A partir deste programa, percebeu-se as múltiplas possibilidades desta técnica audiovisual no ensino.
2.1.3. Ensino Programado: A máquina de Skinner
Skinner, professor de Harvard, propôs em 1958, uma máquina para ensinar utilizando o conceito de instrução programada. Na instrução programada os conteúdos são divididos em pequenos módulos e apresentados ao aluno de forma seqüencial, de acordo com o seu ritmo de aprendizagem. Ao término de cada módulo, o aluno responde à questões que lhe são oferecidas, recebendo um conceito. Caso não tenha atingido um nível pré-estabelecido, o mesmo é convidado a rever os módulos estudados anteriormente. Skinner, cuja foto é mostrada na figura 1, acreditava que a aprendizagem poderia ser conseguida através de reforços (SUPPES, 1972).
FIGURA 1: Skinner nos anos 50: treinamento de militares
(fonte: ALMEIDA, 2001)
Inicialmente, a idéia de Skinner não tornou-se muito popular devido a dificuldade na produção do material instrucional e pelo fato dos materiais existentes não possuírem nenhuma padronização. Porém, com o advento do computador, notou-se que os módulos instrucionais poderiam notou-ser aprenotou-sentados com grande flexibilidade. Desta forma, vários programas de computador foram implementados utilizando a instrução programada. O ensino programado de Skinner é considerado o precursor dos CAI (Computer Aided Instruction - Instrução Auxiliada por Computador). Atualmente, os programas desenvolvidos utilizando a abordagem skinneriana sofrem muitas críticas pelo fato de não contemplarem a aprendizagem por descoberta e exploração. As figuras 2, 3, 4, mostram algumas máquinas que foram produzidas nos anos 50.
FIGURA 2: Discoverer: programas lineares
(fonte: ALMEIDA, 2001)
FIGURA 3 : Máquina Devereux na França
(fonte: ALMEIDA, 2001)
FIGURA 4: Auto-Tutor (EUA)
2.1.4. Máquina de Ensinar de Crowder
Contrariando a abordagem skinneriana para promoção da aprendizagem, Crowder, um instrutor da Força Aérea Americana, introduz em 1959 o conceito de programação ramificada.
Na programação ramificada as seqüências de informações são mais longas e respeitam as diferenças individuais de cada aluno desde o início da instrução. Perguntas com respostas alternativas são apresentadas ao final de cada lição e conforme o desempenho do aluno este recebe informações complementares que lhe permitem encontrar a resposta adequada. O estudante seguiria a níveis de instrução mais complexos de acordo com a progressão de suas respostas.
A máquina de Crowder apresentava as instruções através de rolos de filmes, que precisavam ser substituídos a cada novo curso. Por intermédio de consoles e botões de reles, o aluno introduzia suas respostas na máquina. Um dos fatores que limitou sua utilização foi a complexidade na troca do material instrucional (BORDELEAU apud ALMEIDA, 2001).
2.1.5. Máquina de Pask
Gordon Pask, um estudioso inglês da Cibernética, acreditava que a aprendizagem era conseguida através de diálogos estabelecidos entre o estudante e a máquina. Seu propósito era a criação de um equipamento que se ajustasse a forma de exercitação de cada aluno. Pask contrariava o método de programação linear utilizado por Skinner, mostrando que poderiam ser estabelecidas interações com a máquina de forma mais cooperativa.
Para Pask, era preciso concentrar-se no perfil das respostas dos alunos: número de acertos cometidos, tempo de resposta, para então formular as questões que seriam apresentadas pela máquina.
Pask introduziu a Teoria da Conversação que se originou de uma estrutura cibernética que tentava explicar como ocorre o aprendizado nos organismos vivos e nas máquinas.
2.1.6. DIDAK: mais uma ferramenta no ensino
Nos anos 50, a Rhemm-Californe Corporation produziu uma máquina para ensinar, a DIDAK. Esta máquina, mostrada nas figuras 5 e 6 era do tamanho de uma máquina de escrever que podia ser abastecida com material didático.
FIGURA 5 : Máquina DIDAK
(fonte: WILSON apud ALMEIDA, 2001)
O entusiasmo foi tão grande que acreditavam que a máquina substituiria uma professora de forma muito mais eficiente, pois certa vez um educador americano, segundo WILSON (WILSON apud ALMEIDA, 2001), descreveu-a como "A professora ideal que sempre diz a coisa certa no momento exato, ajusta... a matéria ao... aluno, tem uma paciência... sem fim, e nunca se enfada...".
FIGURA 6 : Janela de uma Máquina DIDAK
(WILSON apud ALMEIDA, 2001)
Os defensores da DIDAK afirmavam que o aprendiz participava ativamente do processo de aprendizagem, trabalhava em seu próprio ritmo e saberia durante todo o tempo, seu progresso. Entretanto, a máquina não fazia mais do que apresentar o
material previamente colocado. Na época, acreditava-se que a máquina poderia substituir um ser humano, o que não é verdade, pois as máquinas são apenas ferramentas capazes de ampliar as capacidades intelectuais.
2.1.7. Computadores: Os cérebros eletrônicos
Foi em 1950 a primeira aplicação do computador na instrução. Ken Ollsen e Robert Everett desenvolveram o programa The Whirlwind, um simulador de vôo para formação de pilotos em combate. Ainda nos anos 50, Everett finaliza o TICCIT (Time-Shared, Interative, Computer-Controlled, Information Television) o primeiro sistema de instruções por televisão assistida por computador (KAPLAN, 1995) .
Em 1957, Simon Ramo, faz comentários futurísticos com relação à utilização dos computadores na educação. Ramo julgava que as salas de aula seriam automatizadas por completo. O computador reconheceria todo o processo de aprendizagem do aluno automaticamente, através de botões elétricos. Propôs o conceito de CMI (Computer Maneged Instruction) ou seja, Instrução Administrada por Computador, que necessitava de bancos de programas e dados dos alunos. Sendo assim, o computador seria capaz de testar e medir a aprendizagem do aluno e preservar os resultados; diagnosticar as dificuldades deles e prescrever um ensino corretivo e, finalmente produzir um relatório sobre o progresso do aluno. Os defensores deste sistema preconizavam que os professores se limitariam apenas a preparação das lições, não estando mais envolvidos com o treinamento dos alunos (ALMEIDA, 2001).
Em 1959, a IBM desenvolveu um sistema assistido por computador para formação de seu próprio pessoal. Este trabalho foi proposto por Rath, Anderson e Brianerd, pesquisadores do Teaching Machine Project no Watson Research Center da IBM. Após este projeto os pesquisadores finalizaram o primeiro sistema de autoria computacional o CourseWriter, que alguns anos depois funcionou no primeiro microcomputador dedicado ao ensino, o IBM 1500 (ALMEIDA, 2001).
Na década de 60, surge o PLATO (Programmed Logic for Automated Teaching Operations – Lógica Programada para Ensino Automatizado) como fruto de um projeto de pesquisa e desenvolvimento da universidade de Illinois e com o apoio
da Control Data, uma fábrica de computadores (ALPERT, 1975).
Os esforços de Donald Bitzer, orientador do projeto de pesquisa do PLATO, introduziram no meio computacional algo até então inédito: a interface gráfica. O sistema foi implementado em um computador de grande porte, com hardware especial e monitor de vídeo a plasma que permitia a apresentação de gráficos, textos e outras imagens simultaneamente. Baseado neste sistema foram desenvolvidos vários programas que iam desde exercícios repetitivos até tutoriais. Os programas mais sofisticados, que apresentavam simulações, incluíam uma poderosa linguagem de autoria, o TUTOR. Devido seu alto custo e a necessidade de equipamentos especiais, o sistema foi pouco difundido, sendo apenas utilizado na universidade de origem e algumas outras instituições.
Na universidade de Illinois, outros sistemas foram desenvolvidos na época, dentre eles o SOCRATES (Systems Organizing Content Review to and Teach Educational Subjects), descendente do mesmo projeto de pesquisa do PLATO, porém dirigido por Stolhuron (ALPERT, 1975).
O SOCRATES apresentava um diálogo do tipo socrático (perguntas/respostas), permitindo que em caso de dúvidas, o aluno consultasse a biblioteca da universidade. O sistema foi amplamente utilizado na universidade de Illinois através do computador ILIAC I e posteriormente através do Control Data 1604, que permitia a visualização de slides em vários pontos da universidade.
Em 1964, a IBM termina um projeto desenvolvido para o ensino assistido por computador, a tela de raios catódicos. Em 1967, Suppes desenvolve o EXCHECK destinado ao ensino de Lógica e Teoria dos Conjuntos. Este programa reagia às respostas dos alunos com mensagens instrucionais (BARR apud ALMEIDA, 2001).
Ainda em 1967, um comitê científico aconselhou o presidente dos Estados Unidos a utilizar computadores na alfabetização de crianças nas escolas americanas. A partir daí, surgiu um sindicato denominado TIES (Total Information for Education Systems), que incentivava o uso do computador na escola.
O hipertexto teve sua primeira aplicação educativa em 1970 nos EUA quando foi utilizado para ensino de poesia inglesa (ALMEIDA, 2001).
2.2. Categorias do computador no ensino
Segundo Taylor, no contexto educacional, o computador pode ser utilizado de várias formas: modo tutor, modo tutorado e ferramenta (TAYLOR, 1981).
No modo tutor, o computador assume o papel de professor. Esta abordagem é fundamentada nos métodos de instrução programada tradicional, uma vez que o computador orienta o aprendizado, acompanha o desenvolvimento e ao término de cada lição avalia o nível de conhecimento do estudante. Este só poderá passar para lição seguinte se tiver atingido um nível previamente determinado.
Na concepção de ambientes em que o computador assume estas características é necessário planejar a quantidade e seqüência dos conteúdos apresentados, bem como as atividades oferecidas. Os conteúdos deverão ser exibidos em pequenas porções e as atividades aplicadas ao término de cada lição deverão exigir respostas ativas e padronizadas, permitindo uma avaliação imediata e subseqüente apresentação de atividades de reforço.
No modo tutorado, o aluno assume o papel de tutor e ensina como o computador deverá realizar tarefas. Nesta abordagem a aprendizagem é conseqüência da exploração e descoberta do estudante, visto que este não tem conhecimento prévio de quais atividades que deverão ser desenvolvidas.
No modo ferramenta, o computador apenas auxilia as atividades desenvolvidas facilitando o processo de aprendizagem. Pode-se citar como exemplo desta classe os processadores de texto, editor de imagens etc.
2.3. A importância da INTERNET no ensino
A incessante evolução tecnológica vem causando grande impacto na sociedade no aspecto econômico, cultural, político e religioso. Na nova sociedade o meio dominante para a produção de riquezas não é mais a conquista material, mas sim o conhecimento.
Neste contexto, os sistemas educacionais deverão mudar suas concepções e promover um ensino voltado para as tendências e necessidades emergentes,
adaptando-se aos atuais paradigmas do conhecimento. Sendo assim, professores e alunos envolvidos nesta transição assumem uma postura diferente da estabelecida anteriormente. Professores não têm a obrigação de possuir uma resposta imediata aos questionamentos dos alunos. Sua função é trabalhar com as dúvidas e curiosidades dos mesmos levando-os a localizar as informações, tratá-las e criticá-las, deixando de lado o vício de receber o conteúdo pronto e acabado.
A incorporação da INTERNET no ambiente educacional proporciona ao ensino mudanças cruciais no que tange ao processo de aquisição do conhecimento. Sua utilização amplia as possibilidades de localização da informação, uma vez que os estudantes têm condições de estabelecer a comunicação com qualquer parte do mundo e a qualquer momento. A quantidade de informações por ela disponibilizada supera qualquer recurso anteriormente utilizado.
Segundo Tajra (TAJRA, 2000) são muitos os ganhos pedagógicos obtidos com a utilização dos diversos serviços oferecidos pela INTERNET (WWW, sala de Bate-papo, correio eletrônico, lista de discussão):
Acessibilidade a fontes inesgotáveis de assuntos para pesquisa; Páginas educacionais específicas para a pesquisa escolar; Páginas para busca de programas;
Comunicação e interação com outras escolas;
Estímulo para pesquisar a partir de temas previamente definidos ou a partir da curiosidade dos próprios alunos;
Desenvolvimento de uma nova forma de comunicação e socialização; Estímulo à escrita e à leitura;
Estímulo à curiosidade;
Estímulo ao raciocínio lógico; Desenvolvimento da autonomia;
Permite o aprendizado individualizado;
Troca de experiências entre professores/professores, aluno/aluno e professor/aluno.
por outro lado existem alguns pontos negativos que tornam o seu uso inconveniente, como: informações sem fidedignidade, facilidade na dispersão durante a navegação, lentidão de acesso nos sites, facilidade no acesso a sites inadequados para o público infanto-juvenil.
2.4. Programas de Computadores Educacionais
Diante dos inúmeros programas de computadores utilizados, muitas vezes surgem dúvidas de quais podem ser considerados educacionais. O que de fato pode ser considerado um programa de computador educacional? Qual o critério utilizado para que um programa de computador seja considerado educacional?
Segundo Tajra (TAJRA, 2000), um programa de computador educacional possui duas conceituações: são todos os programas desenvolvidos especificamente para fins educativos e, ainda, todos aqueles que não foram desenvolvidos com fins educativos mas são utilizados com este propósito.
Dependendo das características dos programas educacionais estes podem ser classificados como: tutoriais, exercitação, investigação, simulação, jogos.
Tutoriais: apresentam conceitos e instruções. Diferenciam-se dos livros por permitirem a inserção de animação, som e vídeo.
Exercitação: repete e reforça conceitos já vistos anteriormente. Geralmente são apresentados em forma de jogos que requerem freqüentemente a resposta do aluno. Quando possuem mecanismos para coletar as respostas e verificar o desempenho do aluno podem servir como um interessante meio de o professor avaliar como o conteúdo visto em classe foi absorvido.
Investigação: Através deste tipo de programas o aluno localiza informações a respeito de assuntos diversos. Como exemplo desta classe pode-se citar as enciclopédias.
Simulação: O aluno é fomentado a tomar decisões a partir de resultados obtidos num modelo artificial que reproduz uma situação real. Estes programas também são utilizados para antecipar os resultados de determinados experimentos que na vida real inspiram perigo, impossibilidade de execução, inconveniência e alto custo.
Como exemplo de sua aplicação pode-se citar o ensino de Engenharia Civil, quando os alunos simulam falhas em estruturas. Isto seria impossível no mundo real.
Um exemplo de simulação via Web pode ser encontrado através do endereço (http:/www.inf.ufsc.br/~schuch/principal.html) que mostra um tutorial de fisiologia cardíaca. Neste sistema pode-se simular as curvas de pressão para um indivíduo sadio e através da alteração dos parâmetros valvulares observar e analisar as curvas de pressão para estados patológicos do coração (Kreutz, 2001). A figura 7 mostra a página principal do Tutorial de Fisiologia Cardíaca.
FIGURA 7: Página Principal do Tutorial de Fisiologia Cardíaca
(fonte: KREUTZ, 2001)
Atualmente a tendência no desenvolvimento de programas de computador educacionais é incorporar princípios e estratégias de conhecimento. Com os avanços no campo da Inteligência Artificial e pesquisas na área das ciências cognitivas, os programas atingem um grau maior de inteligência. A intenção dos proponentes destes sistemas é propiciar ambientes computacionais que permitam personalizar a instrução, compatibilizando a apresentação com nível de conhecimento do estudante e com seu
nível de aprendizagem.
A tarefa de criar programas educacionais inteligentes não é trivial, uma vez que requer uma diversidade de conhecimentos e técnicas complexas que na maioria das vezes representam um desafio aos seus desenvolvedores.
2.4.1. Primeiros sistemas de ensino computadorizado inteligente
Os primeiros sistemas de ensino inteligente auxiliado por computador, tentavam imitar um professor, especialista em um domínio, através da modelagem de ensino voltada para as características do aluno. Estes sistemas tentavam resolver problemas que eram causados pelos sistemas clássicos de ensino auxiliado por computador que não possuíam a capacidade de conversar com o aluno em linguagem natural, entender a disciplina de forma a responder perguntas inesperadas; decidir o que deveria ser ensinado nos passos seguintes; antecipar, diagnosticar e entender os erros dos alunos e suas falsas concepções; melhorar e modificar estratégias de ensino progressivamente ou na aprendizagem de novos conceitos.
Em 1970, Carbonell desenvolveu o SCHOLAR destinado ao ensino de geografia da América do Sul (CARBONELL, 1998). Este era representado através de uma rede semântica de conhecimentos. Os nodos pertencentes à rede, significavam objetos e conceitos geográficos e as ligações entre eles eram relações nitidamente especificadas, como por exemplo, a Argentina é um sub-conceito de país localizado na América do Sul. O sistema SCHOLAR teve grande representatividade na área de Inteligência Artificial.
O SOPHIE (Sophisticated Instructional Environment), desenvolvido por John Seily Brown e Richard Burton, é um sistema programado para explorar a iniciativa do estudante em interações tutoriais, incentivando-os a criar hipóteses em situações de resolução de problemas (BROWN, 1975). O sistema simula parte de um equipamento eletrônico com defeito. O aluno interage com o programa, diagnosticando o problema e sugerindo uma solução correta ou formulando hipóteses. O sistema possui capacidade para responder e avaliar as hipóteses formuladas. Com o SOPHIE, o aluno têm condições de testar suas idéias na resolução de um problema.
O Shortliffe, utilizado para auxiliar no diagnóstico de doenças infecciosas do sangue foi lançado em 1973, pela MYCIN (SHORTLIFFE, 1976).
O WEST, é um jogo educacional com o propósito de exercitar técnicas de aritmética. Seus desenvolvedores, Burton e Brown, adicionaram um componente ao sistema com a intenção de acompanhar as ações dos alunos, determinando o quanto ele conhece, quando o sistema deverá interromper a jogada e o que dizer (BURTON, 1979).
O sistema agia como um “treinador”, observando e auxiliando o jogador a melhorar as jogadas.
O GUIDON é um sistema especialista para o ensino de diagnóstico de doenças infecciosas do sangue, desenvolvido a partir da base de conhecimento do sistema MYCIN (CLANCEY, 1987). O sistema procura emular o comportamento de um médico especialista, desempenhando o papel de instrutor de um aluno, guiando-o no gerenciamento de situações clínicas.
Em 1966, Seymour Papert desenvolveu o LOGO com o objetivo de incentivar o aluno a programar computadores. O trabalho de Papert é considerado Construtivista, uma vez que os estudantes constróem seu próprio conhecimento através da exploração de objetos do ambiente (PIAGET, 1977). Em 1970, O LOGO sofreu algumas alterações no aspecto visual. Um pequeno cursor representado por uma tartaruga foi introduzido ao ambiente de programação. Através de comandos os estudantes controlavam a tartaruga mecânica. (PAPERT, 1994).
3. DESCRIÇÃO DO AMBIENTE COMPUTACIONAL
Este capítulo apresenta a descrição teórica, computacional e funcional do ambiente.
3.1. Descrição Computacional
3.1.1. Sistemas Hipertexto
A principal característica de um sistema hipertexto consiste na apresentação de conexões entre documentos, permitindo ao usuário efetuar o processo de consulta às informações de forma não-linear, personalizada, sem seguir seqüências pré-fixadas com começo e fim. Neste sentido o hipertexto diferencia-se dos métodos utilizados para consulta em livros, que seguem de forma linear um contexto definido explicitamente pelo autor.
O hipertexto também pode ser definido como um conjunto de nodos, ligações e âncoras (LÉVY, 1993). Os nodos, que são unidades mínimas de informação, geralmente são associados a uma janela exibida na tela.
As informações contidas em um nodo devem ser bem delimitadas, relacionadas a um mesmo assunto. Desta forma, um nodo pode ser reutilizado sem alterações em outros lugares onde o mesmo assunto for referenciado.
Os nodos podem ser criados, alterados, eliminados ou copiados, atribuindo a rede hipertextual a característica de flexibilidade. Na figura 8, os nodos são representados pelas folhas amarelas.
FIGURA 8 : Representação Gráfica do Hipertexto
(fonte: KREUTZ, 2001)
As ligações, representadas na figura 8 pelas setas, fazem a conexão entre dois segmentos de informação. Através de palavras marcadas ou destacadas em um documento, uma ligação pode ser ativada, provocando o surgimento de outra informação na tela.
As ligações podem ser unidirecionais ou bidirecionais. As unidirecionais estabelecem apenas um sentido de movimentação entre os nodos e as bidirecionais permitem o retorno do nodo à origem.
As âncoras são pontos de referência ou endereços que serão acessados por uma ligação. Quando um hipertexto é ativado através do mouse ou um clique com o cursor, a parte do documento ou arquivo que contém a âncora é exibido, sempre que possível no alto da tela.
As âncoras são muito utilizadas para textos extensos, pois exibem diretamente a parte do documento que se deseja localizar sem necessitar utilizar a barra de rolagem.
3.1.2. Multimídia
Programas ou sistemas em que a comunicação entre o homem e o computador é estabelecida através de múltiplos meios de representação da informação como: imagens estáticas, animações, som são considerados multimídia. Sendo assim, as informações são vistas de forma mais atrativa, prendendo a atenção dos usuários e mantendo seu interesse pelo conteúdo apresentado. Devido às características de
não-xxxx xxxx xxxx xxxx xx xxxx xxxx xxxx xxxx x xxxx xxxx xxxx xxxx x xxxx xxxx xxxx xxxx xx
linearidade, interatividade e integração de programas aplicativos, o meio mais indicado para a apresentação multimídia é o computador.
3.1.3. Hipermídia
Os sistemas hipermídia podem ser considerados uma evolução dos sistemas hipertexto, uma vez que agregam a este o conceito de multimídia. A hipermídia permite uma forma mais atrativa de apresentação da informação, pois associa todas as características do hipertexto, como o acesso não linear as informações, a diversos tipos de dados como: áudio, vídeo, animações, textos gráficos etc.
3.1.4. Hipertexto como Autômato
Um modelo formal de hipertexto ou de hipermídia (o computador gerencia vários meios para apresentar a informação e isto justifica porque as implementações de hipertexto são às vezes denominadas de hipermídia), pode ser fundamentado na Teoria de Autômatos, incorporando não somente os aspectos declarativos do sistema (por exemplo, o diagrama de transição), mas também aspectos dinâmicos (a evolução no tempo do autômato em resposta a qualquer seqüência de entrada de dados).
Um autômato pode ser considerado como uma particularização de um sistema dinâmico, que varia com o tempo. Em um sistema dinâmico descreve-se um sistema como se estivesse descrevendo o mecanismo de como ele trabalha (internamente), especificando como o conjunto dos estados varia com o tempo. Tal descrição é suficiente para gerar uma definição comportamental (ALMEIDA, 1999).
Um sistema dinâmico discreto no tempo (ou sistema discreto no tempo) é um sistema dinâmico no qual o conjunto dos tempos é um subconjunto dos inteiros. Um tipo muito usual de sistema dinâmico na Computação é a máquina de estados finitos. Informalmente, uma máquina de estados finitos é um sistema dinâmico onde o conjunto dos tempos é o conjunto dos inteiros, e a entrada, a saída e os estados são conjuntos finitos. Neste caso, os valores possíveis da entrada e da saída são referidos como alfabetos de entrada e saída. Sob estas simplificações, não é essencial indicar
explicitamente o conjunto dos tempos T nem explicitamente introduzir os conjuntos de funções de entrada e de saída do sistema (ALMEIDA, 1999).
Definição 1: Um autômato (ou máquina) é descrito abstratamente como uma séxtupla (ALMEIDA, 1999):
At={U, Y, X, x0, , }
Onde:
U é um conjunto finito de entradas, Y é um conjunto finito de saídas,
X é um conjunto de estados ou espaço de estado, x0 X é o estado inicial,
: U x X X é a função de próximo estado ou função de transição, : U x X Y é a função de próxima saída.
Um autômato é um sistema dinâmico invariante e discreto no tempo. Quando o espaço de estados é um conjunto finito, o autômato é chamado de autômato finito. Então, esta séxtupla formal é interpretada como sendo uma descrição matemática à qual, se no tempo t0, estiver no estado x0 e receber um segmento de entrada u do
tempo t0 ao tempo t estará no tempo t no estado (x,u) e emitirá a saída (x,u).
A introdução de características dinâmicas parece aumentar as possibilidades do hipertexto em ambientes de aprendizagem computadorizados, conforme demonstrados em Pagano (PAGANO, 1992). Para exemplificar a figura 9 mostra um autômato com alfabeto de entrada U = {0,1}, alfabeto de saída Y = { , } e o conjunto de estados X = {x1 = A, x2 = B, x3 = C}.
FIGURA 9: Exemplo de um autômato finito
Definição 2: Um sistema computacional, denominado hipertexto, pode ser convenientemente definido como autômato. Assim, um hipertexto Hp é descrito
abstratamente como a séxtupla (ALMEIDA, 1999):
Hp = {U, Y, X, x0, , } Onde:
U é o alfabeto finito de entrada, Y é o alfabeto finito de saída, X é o espaço de estado finito, x0 X0 X é o estado inicial,
: U x X X é a função de transição de estados. : U x X Y é a função de saída do próximo estado.
O alfabeto de entrada U do hipertexto Hp é o conjunto de valores que o
usuário pode introduzir no sistema, através do teclado, mouse ou qualquer outro dispositivo. As ações, como mudança de tamanho de uma janela, acionamento de botão etc, geram o alfabeto de entrada.
O conceito de estado conduz ao aspecto dinâmico de hipertexto. A possibilidade de apresentação simultânea de nós de um hipertexto é essencialmente uma porção deste modelo através do conceito de estado. Se cada nó de informação é associado, por exemplo, com uma janela na tela do computador (uma forma. possível de saída), então um conjunto de janelas na tela caracteriza um estado x do hipertexto Hp.
O estado inicial x0 X0 X do hipertexto Hp é qualquer estado no qual o
usuário pode começar a navegar no documento. Pode existir um ou mais estados iniciais (configuração de nós) dos quais, por exemplo, um pode iniciar a localização de uma base de dados. X0 é o conjunto de todos os estados iniciais possíveis e um
subconjunto de todos os estados possíveis.
A função de transição pode ser referida como uma ligação (link) que conecta o hipertexto como um todo. A função de transição do hipertexto Hp é a função que
conduz o sistema hipertexto de um estado ao outro, dada uma seqüência de dados de entrada. O usuário poderá notar a transição de um estado a outro se o conjunto de nós
apresentados a ele em um novo estado tem valores de saída diferentes do estado anterior.
O alfabeto de saída Y de um hipertexto Hp inclui todas as formas de
representação da informação que são vistas pelo usuário na tela. O tamanho e a forma de cada janela na tela, sua posições relativas, gráficos, sons, vídeo etc, caracterizam um alfabeto de saída.
A função de transição de um hipertexto Hp é uma função que, dada uma
seqüência de entrada e um estado, oferece a informação e sua representação na tela ou em qualquer outro dispositivo. As possibilidades de apresentação dependerão da riqueza do alfabeto de saída.
A função possui valores no alfabeto de saída, um conjunto de meios de apresentação que depende do estado dado e do alfabeto de entrada. Se cada nó de informação é associado, por exemplo, com uma janela na tela do computador (uma forma possível de entrada), então um conjunto de janelas na tela caracteriza um estado x do hipertexto.
Se a cada nó de informação é associado, por exemplo, com uma janela na tela do computador (uma forma possível de entrada), então um conjunto de janelas na tela caracteriza um estado x do hipertexto.
De modo a ilustrar o conceito de hipertexto como um autômato, são consideradas duas situações que serão descritas a seguir e que correspondem à figura 10. No lado esquerdo da figura são mostrados os nós 20 e 30 de um hipertexto qualquer. Uma entrada do tipo "acionar o mouse no nó 30" torna a saída conforme mostrado no lado direito da figura 10. Observa-se que a saída mudou mas o estado não. Neste exemplo, para cada valor de tempo corresponde um e somente um estado. Isto é, y1 é a apresentação visual (gráficos, tamanho, posição relativa etc), ou seja,
conjunto de janelas como visto na tela esquerda da figura 10. A saída y1 permanece até
o tempo no qual a entrada u1 = "acionar o mouse no nó 30" produz a saída y2 cuja
situação é dada no lado direito da figura 10, onde a janela 30 move-se para frente. Isto significa que para o estado x1 e a entrada u1 a função de saída conduz a saída y2
foi aplicada no estado x1, a função de transição leva ao mesmo estado x1 = {n20, n30}.
Pode-se atingir o mesmo estado com uma saída diferente devido ao fato de que a função de saída depende somente da entrada e do estado (U x X Y) (ALMEIDA, 1999).
FIGURA 10: Hipertexto como autômato
(fonte: ALMEIDA, 1999)
3.2. Descrição Funcional
3.2.1. Modelagem do ambiente
Esta seção mostra a aplicação do modelo hipertômato1 no desenvolvimento do protótipo para Ensino de Neurofisiologia. O sistema consiste de quatro blocos funcionais que são:
Apresentação; Célula Biológica; Neurônio;
Sistema Nervoso.
Inicialmente, foi definido a estrutura do bloco de apresentação que consiste de duas molduras: uma contendo a tela principal do protótipo e outra um mapa de navegação. Isto permite ao usuário selecionar o assunto de seu interesse. Um segundo bloco apresenta informações sobre a célula biológica, sua definição, classificação e
1
composição. Faz parte deste bloco a página que aborda os assuntos sobre organelas. O neurônio é mostrado no terceiro bloco instruindo sobre sua função e principais partes. Pertencem a este bloco, as páginas do impulso nervoso e da sinapse. O quarto e último bloco, apresenta informações sobre o sistema nervoso distribuídas em quatro páginas: sistema nervoso, sistema nervoso central, sistema nervoso periférico e sistema nervoso autônomo.
Estes blocos podem conter um ou mais nós de informações conectados a outros documentos do mesmo bloco ou a blocos distintos. A figura 11 mostra o modelo hipertômato deste sistema.
O modelo hipertômato permite a visualização de todos os nós (estados) do sistema e das ligações (transições de estado) que poderão ocorrer quando da navegação do usuário no sistema. A grande vantagem da concepção do sistema através desta modelagem é a garantia de que todos os estados do ambiente sejam alcançáveis. Ou seja, muitos dos problemas de navegação (perda do usuário no espaço de informações, páginas não encontradas) e que na maioria das vezes dependem dos aspectos construtivos dos sistemas podem ser evitados.
Em relação à figura 11, tem-se que o usuário inicia a navegação do sistema tipo "espinha dorsal" no nó 1 (estado inicial) onde é feito a apresentação do mesmo com recursos na Web internos e externos.
Em seguida, o mesmo poderá seguir o percurso no nó 2 que contém os tópicos de apresentação da célula biológica. Deste, poderá percorrer o nó 3 que diz respeito ao neurônio e em seguida o nó quatro (sistema nervoso). Nota-se que os nós possuem retorno e conexões para outros nós (nós de detalhamento) que estão indicados na figura 11, com a cor vermelha. A partir do nó quatro ele poderá percorrer o nó 5 que apresenta o mapa do site e em seguida o nó 6 que é composto pelo livro de visitas. Finalmente o usuário atinge o nó 7 (estado final) e sai do sistema.
A esta modelagem segue-se a implementação do ambiente computacional com a ferramenta de autoria levando em consideração os paradigmas educacionais. Na concepção deste protótipo não foram colocadas características que poderiam auxiliar a aprendizagem tais como simulações, práticas e exercícios. Entretanto, uma outra vantagem da modelagem hipertômato é a facilidade no entendimento e mudanças no grafo do hipertômato. Isto facilita atualizações.
4. IMPLEMENTAÇÃO E TESTE DO AMBIENTE COMPUTACIONAL
Este capítulo descreve o conteúdo do documento hipermídia, bem como o resultado dos testes efetuados.
4.1. Descrição do conteúdo
O protótipo implementado exibe a teoria a respeito da anatomia e fisiologia do sistema nervoso, bem como imagens, animações e vídeo que representam o conteúdo estudado.
O protótipo foi desenvolvido em editoração na linguagem HTML (Hypertext Markup Language) em conjunto com JavaScript e enriquecido com animações desenvolvidas em editores de imagens. Este foi disponibilizado na rede de computadores através do endereço (http://ead.uniplac.rct-sc.br/neurofisiologia). Para que o protótipo funcione corretamente, são necessários alguns requisitos, como: navegador Internet Explorer 4 ou Netscape 3 e plugin Shockwave Flash Player 5.
O conteúdo apresentado está dividido em nodos, sendo que cada um deles apresenta de forma bem definida o assunto a ser estudado. Isto possibilita que os mesmos sejam alterados e modificados com facilidade dependendo do estilo e necessidade de cada professor. As partes principais do protótipo são apresentadas através dos seguintes tópicos:
Apresentação: A tela de apresentação, que pode ser vista na figura 12, é a tela inicial do protótipo. Esta apresenta dois quadros: o primeiro, formado por um conjunto de botões que possuem ligações com as principais partes do protótipo e o segundo que descreve o tema principal do protótipo, bem como suas principais
características. Com o objetivo de tornar o protótipo mais atraente foram inseridas animações.
FIGURA 12: Tela inicial do protótipo de Neurofisiologia
Célula Biológica: Este tópico apresenta ao aluno informações a respeito da constituição, funcionamento e classificação das células. As figuras 13, 14 e 15 apresentam a tela da célula biológica.
O nodo da célula biológica apresenta figura esquemática das estruturas que compõem a célula e da membrana que a envolve. Através de ligações o leitor poderá acessar um vídeo com imagens tridimensionais das proteínas que se deslocam através da membrana plasmática. Este é apresentado em uma janela redimensionada através de funções JavaScript. Modelos tridimensionais animados são importantes para compreensão dos aspectos estruturais e dinâmicos dos organismos vivos.
FIGURA 14: Parte intermediária da página da célula biológica
Organelas: Através de ligações acionadas no nodo da célula biológica, o leitor tem possibilidades de conhecer as estruturas que ficam mergulhadas no citoplasma da célula, as organelas. Este nodo, que é representado pela figura 16, 17, 18, 19, 20, 21 possui animações desenvolvidas num editor de imagens que representam a produção do ATP (Trifosfato de Adenosina) nas mitocôndrias.
FIGURA 16: Parte superior da página das organelas
FIGURA 18: Parte intermediária 2 da página das organelas
FIGURA 20: Parte intermediária 4 da página da célula biológica
Neurônio: Esta seção apresenta as principais caracterísitcas do neurônio. A animação inserida nesta página descreve as partes da célula nervosa. Contém ligações bidirecionais para outros dois nodos: impulso nervoso e sinapse. As figuras 22, 23 representam as telas do sistema nervoso.
FIGURA 22: Parte superior da página do neurônio
Impulso Nervoso - Explica através de textos e ilustrações como um neurônio que se encontra no estado de potencial de repouso sofre o potencial de ação, ocasionando o impulso nervoso. O conteúdo é apresentado através de textos e ilustrações, como pode ser visto nas figuras 24, 25, 26.
FIGURA 24: Parte superior da página do impulso nervoso
FIGURA 26: Parte inferior da página do impulso nervoso
Sinapse - Através de texto, ilustrações e animações o leitor poderá entender como os impulsos nervosos são transmitidos de um neurônio ao outro. As figuras 27, 28 e 29 mostram a página da sinapse.
FIGURA 28: Parte intermediária da página da sinapse
Sistema Nervoso: Nesta parte do protótipo o leitor poderá entender através de textos e animações como funciona o sistema nervoso em geral. O nodo do sistema nervoso, que é representado pelas figuras 30 e 31, apresenta uma animação que representa os impulsos que se propagam ao longo deste sistema. Através de ligações contidas neste nodo o leitor poderá obter informações mais detalhadas sobre as subdivisões do sistema: sistema nervoso central, sistema nervoso periférico.
FIGURA 30: Parte superior da página do sistema nervoso
Sistema nervoso central – Demostra através de texto, animação e ilustrações os elementos que compõem o sistema nervoso central, bem como suas funções. As figuras 32, 33 e 34 representam a tela do sistema nervoso central.
FIGURA 32: Parte superior da página do sistema nervoso central
FIGURA 34: Parte inferior da página do sistema nervoso central
Sistema nervoso periférico - Explica como as mensagens são transmitidas de uma parte a outra do indivíduo e quais os elementos que compõem este sistema. Este tópico possui uma ligação bidirecional com outro nodo: sistema nervoso autônomo. A parte do protótipo que correspondente a este sistema é mostrada através das figuras 35, 36, e 37.
FIGURA 36: Parte intermediária da página do sistema nervoso periférico
Sistema Nervoso Autônomo: Demonstra através de texto e ilustração como os nervos agem involuntariamente sobre os órgãos do corpo. As figuras 38 e 39 representam a página do sistema nervoso autônomo.
FIGURA 38: Parte superior do sistema nervoso autônomo
Mapa do Site: A partir do mapa do site o usuário tem a possibilidade de visualizar todos os elementos que compõem o protótipo de forma estruturada. A figura 40, apresenta a tela do mapa do site.
FIGURA 40: Tela do mapa do site
Livro de Visitas: O livro de visitas, que foi desenvolvido com o intuito de identificar o perfil do usuário que navega no protótipo, é composto por um formulário no qual o usuário poderá cadastrar seus dados. Estes dados são enviados através de e-mail para a autora deste treabalho. A figura 41 mostra a tela do livro de visitas.
A utilização deste ambiente computacional em sala de aula poderá incorporar vários recursos oferecidos pela INTERNET como, por exemplo, bate-papo e fórum.
4.2. Testes
A fase de testes é de suma importância na elaboração de um protótipo por possibitar a verificação de erros antes que o mesmo seja utilizado pelo usuário final.
Os testes referente ao protótipo para ensino de neurofisiologia foram efetuados com 20 alunos do curso de Informática e Biologia através da aplicação de um questionário.
4.2.1. Resultado dos testes
Pergunta 1: O conteúdo apresentado no site foi exibido de forma clara?
Apresentação do conteúdo 95% 5% 0% 50% 100% 1 re s p o s ta (%) pessoas Ás vezes Quase Sempre Não Sim
FIGURA 42 : Legibilidade na apresentação do conteúdo
Pergunta 2: As figuras, animações e vídeo estão legíveis e localizadas no espaço ideal dentro de cada página do site?
Localização e legibilidade das figuras, animações e vídeo 95% 5% 0% 50% 100% 1 re s p o s ta (%) pessoas Ás vezes Quase Sempre Não Sim
Pergunta 3: As figuras, animações e vídeo apresentados no site representam com fidelidade o conteúdo descrito no texto?
Compatibilidade das figuras, animações e vídeo com o texto
0% 50% 100% 1 re s p o s ta (%) pessoas Não Sim
FIGURA 44: Compatibilidade das figuras, animações e vídeo com o texto
Pergunta 4: No protótipo apresentado você pode navegar a qualquer parte de forma rápida e segura sem correr o risco de se perder dentro do site ou encontrar uma página que não pode ser exibida?
Facilidade e segurança de navegação no protótipo 0% 50% 100% 1 re s p o s ta (%) pessoas Não Sim
FIGURA 45: Facilidade e segurança de navegação no protótipo
Pergunta 5: Considerando os aspectos visuais, você acha que o site ficou atraente para os usuários que desejam estudar Neurofisiologia?
Atratividade dos aspectos visuais do protótipo 0% 50% 100% 1 re s p o s ta (%) pessoas Não Sim
