Um Framework para Estudo de Ambientes de Suporte à
Aprendizagem Cooperativa
Flávia Maria Santoro
flavia@cos.ufrj.br Marcos R. da Silva Borges mborges@nce.ufrj.br neide@les.inf.puc-rio.br Neide Santos
Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE/Sistemas/UFRJ
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Resumo: Aprendizagem Cooperativa Apoiada por Computador ou Computer-Supported Cooperative Learning (CSCL) é uma área de estudos que trata de
formas pelas quais a tecnologia pode apoiar os processos de aprendizagem promovidos através de esforços colaborativos entre estudantes trabalhando em uma dada tarefa. O objetivo deste trabalho é traçar um perfil com os principais aspectos relacionados a ambientes de aprendizagem cooperativa apoiados por computador. Para isto, foi desenvolvido um framework que discute e organiza estes aspectos, e realizado um estudo sobre ambientes desenvolvidos e sua classificação de acordo com o framework.
Abstract: Computer-Supported Cooperative Learning (CSCL) is a research area
that studies how technology can support the learning processes promoted through collaborative efforts among students working in a given task. The objective of this work is to trace a profile with the main issues related to computer-supported cooperative learning environments. A framework is proposed to organize these issues, and a report is made, including available environments and their classification in agreement with the framework.
Palavras-Chave: CSCL, Ambientes de Aprendizagem Cooperativa Apoiados por Computador.
1. Introdução
Aprendizagem cooperativa é uma técnica através da qual os estudantes se ajudam no processo de aprendizagem, atuando como parceiros entre si e com o professor, e visando adquirir conhecimento sobre um dado objeto (Smyser, 1993). Para a autora, a aprendizagem cooperativa deve apoiar-se em: (1) responsabilidade individual pela informação reunida pelo esforço do grupo; (2) interdependência positiva, de forma que os estudantes sintam que ninguém terá sucesso, a não ser que todos o tenham; (3) melhor forma de entender um dado material, tendo que explicá-lo a outros membros de um grupo; (4) desenvolvimento de habilidades interpessoais, que serão necessárias em outras situações na vida do sujeito; (5) desenvolvimento da habilidade para analisar a dinâmica de um grupo e trabalhar com problemas; (6) forma comprovada de aumentar as atividades e envolvimento dos estudantes; e (7) um enfoque interessante e divertido.
A aplicação de técnicas de aprendizagem cooperativa na educação formal é importante não só para a obtenção de ganhos em relação ao próprio processo ensino-aprendizagem, mas também na preparação dos indivíduos para situações futuras no ambiente de trabalho, onde, cada vez mais, as atividades exigem pessoas aptas ao trabalho em equipe.
Slavin (1995) aponta quatro perspectivas teóricas para explicar os efeitos produzidos pela aprendizagem cooperativa: motivacionais, de coesão social, cognitivas de desenvolvimento, e cognitivas de elaboração. As perspectivas motivacionais têm foco no objetivo sob o qual os estudantes operam, ou seja, é criada uma situação na qual os membros do grupo só conseguem realizar seus objetivos pessoais se o grupo como um todo for bem sucedido. Desta forma, os membros do grupo devem ajudar-se entre si e incentivar o esforço comum. As perspectivas de coesão social argumentam que os efeitos da aprendizagem cooperativa acontecem por conta da união do grupo, isto é, os estudantes ajudam uns aos outros porque se importam e desejam o sucesso.
Segundo as perspectivas cognitivas, as interações entre os estudantes irão por si só melhorar seu aprendizado, por razões mais relacionadas aos processos mentais do que a motivações. Duas perspectivas cognitivas diferentes podem ser descritas, uma de desenvolvimento e outra de elaboração. A perspectiva de desenvolvimento cognitivo assume que a interação entre aprendizes em tarefas apropriadas aumenta sua maestria em conceitos críticos. A perspectiva de elaboração cognitiva sustenta que a informação é retida na memória e está relacionada à informação presente anteriormente nela, então o aprendiz deve estar engajado em algum tipo de reestruturação cognitiva, ou elaboração. Um dos meios mais eficazes de elaboração é explicar o material que está sendo elaborado para alguém. O aprendiz que recebe a explicação aprende mais do que se estivesse trabalhando sozinho, mas, principalmente, aquele que explica aprende muito mais.
O suporte dado por computadores à aprendizagem cooperativa tem como objetivo dinamizar o processo, através de sistemas que implementem um ambiente de cooperação e possuam papel ativo na análise e controle desta. As tecnologias colaborativas permitem a construção de formas comuns de ver, agir e conhecer, ou seja, são ambientes que habilitam indivíduos a se engajar na atividade de produção de conhecimento compartilhado, ou de novas práticas comunitárias. Várias questões de ordem educacional e tecnológica estão envolvidas na construção e implementação de Ambientes de Aprendizagem Cooperativa Apoiados por Computadores. Estas questões são relacionadas entre si. Por exemplo, determinar o tipo de tecnologia de comunicação a ser empregada em um ambiente dependerá dos objetivos educacionais apontados pela teoria de aprendizagem adotada no ambiente. Portanto, o conjunto de características de um ambiente irá determinar a sua aplicação e eficácia.
Neste contexto, frameworks para o desenvolvimento e análise de ambientes de suporte à aprendizagem cooperativa surgem como importantes quadros conceituais, com vistas a fornecer diretrizes para pesquisa e desenvolvimento. No entanto, os frameworks disponíveis são incompletos e não consideram importantes dimensões deste tipo de ambiente.
O presente trabalho reúne os principais aspectos dos ambientes de aprendizagem cooperativa apoiados por computador existentes e propõe um framework para a sua classificação. Cumpre assinalar que o framework proposto é parte de um trabalho mais amplo em andamento, visando gerar uma extensão da proposta atual, na qual outras dimensões estão sendo inseridas.
2. Aspectos relacionados à Aprendizagem Cooperativa Apoiada por Computador Nesta seção, são discutidos os aspectos mais importantes a serem observados em ambientes de aprendizagem cooperativa.
Teorias de Aprendizagem - Um dos fatores mais importantes que regulam a colaboração é a teoria de aprendizagem na qual a interação cooperativa será baseada. As teorias de aprendizagem buscam reconhecer a dinâmica envolvida nos atos de ensinar e aprender, partindo do reconhecimento da evolução cognitiva do homem, e tentam explicar a relação entre o conhecimento pré-existente e o novo conhecimento. A aprendizagem não seria apenas inteligência e construção de conhecimento, mas basicamente identificação pessoal e relação através da interação com outras pessoas. Ambientes CSCL devem prover ambas as dimensões e trazer à tona outros fatores pertinentes à mediação humana através da tecnologia. Várias teorias contribuem para o entendimento da aprendizagem cooperativa. Estas teorias têm em comum o fato de assumirem que indivíduos são agentes ativos na busca e construção de conhecimento, dentro de um contexto significativo. Na Tabela 1, encontram-se resumidas as principais características das teorias de aprendizagem que de alguma forma apontam a cooperação entre indivíduos, ou a interação social.
Teorias de Aprendizagem Características
Epistemologia Genética de Piaget Ponto central: estrutura cognitiva do sujeito. Níveis diferentes de desenvolvimento cognitivo.
Desenvolvimento facilitado pela oferta de atividades e situações desafiadoras.
Interação social e troca entre indivíduos funcionam como estímulo ao processo de aquisição de conhecimento.
Teoria Construtivista de Bruner Aprendiz é participante ativo no processo de aquisição de conhecimento.
Instrução relacionada a contextos e experiências pessoais.
Determinação de seqüências mais efetivas de apresentação de material.
Teoria contemporânea: criar comunidades de aprendizagem mais próximas da prática colaborativa do mundo real.
Teoria Sócio-Cultural de Vygotsky Desenvolvimento cognitivo é limitado a um determinado potencial para cada intervalo de idade (Zona Proximal de Desenvolvimento). Desenvolvimento cognitivo completo requer interação social. Aprendizagem baseada em
Problemas/ Instrução ancorada Aprendizagem se inicia com um problema a ser resolvido (âncora ou foco). Centrada no aprendiz e contextualizada. Hsiao (1998)
Cognição Distribuída Interação entre indivíduo, ambiente e artefatos culturais. Ensinamento recíproco.
Importante papel da tecnologia. Hsiao (1998)
Teoria da Flexibilidade Cognitiva Reestruturação de conhecimento como resposta a demandas situacionais.
Revisita ao material instrucional. Spiro et al. (1992)
Fontes de conhecimento interconectadas e compartimentadas. Cognição Situada Aprendizagem ocorre em função da atividade, contexto e cultura e
ambiente social na qual está inserida.
Interação social e colaboração são componentes críticos para aprendizagem (comunidade de prática). Lave (1988)
Aprendizagem Auto-regulada/ Metacognição
Controle e monitoramento da própria cognição pelo sujeito. Auto-observação, auto-julgamento, auto-reação. Hsiao (1998) Aprendizagem por Observação Não ação, não participação.
Ouvir ou assistir libera realização de outros processos mentais. Utilização da memória.
Obtenção de informações em um diálogo. Tabela 1 - Teorias de Aprendizagem
Modelos de Cooperação ou Tipos de Tarefas para Aprendizagem Cooperativa - O suporte computacional a ambientes de aprendizagem pode ser empregado para tratar a cooperação em tipos diferentes de tarefas a serem realizadas. Estas tarefas determinarão o modelo de cooperação proposto pelo ambiente e podem ser enumeradas independentemente do domínio de assunto que está sendo ensinado. Kumar identifica três tipos de tarefas: tarefas cooperativas de aprendizagem de conceitos, tarefas cooperativas para solução de problemas e tarefas cooperativas de desenvolvimento de projetos (Kumar, 1996). Além destes modelos, um ambiente pode ser baseado em Fóruns de Discussões, onde as questões se referem ao comportamento dos participantes, tais como: “quando os estudantes lêem notas?”, “quando escrevem notas?”, “qual o nível de participação na classe?”, “o tipo de tecnologia computacional adotada e como é utilizada impacta o comportamento de leitura e escrita dos estudantes?”. Outro tipo de tarefa mais geral é a construção de conhecimento coletivo, que pode ser um objetivo do ambiente ou uma conseqüência da interação dos indivíduos dentro do ambiente.
Domínios - A aprendizagem cooperativa é geralmente mais efetiva em domínios onde as pessoas estão engajadas na aquisição de habilidades, categorização, planejamento conjunto e tarefas que requerem construção de memória coletiva (Kumar, 1996). Estudos realizados, propondo a aprendizagem cooperativa para ajudar estudantes a entender assuntos complexos em ambientes de domínios específicos (p. ex.: pensamento científico), apresentam bons resultados. Em tarefas puramente procedimentais que não envolvem muito entendimento, torna-se mais difícil observar a ocorrência de mudanças conceituais, apontando que existem domínios mais, e outros menos, “compartilháveis”.
Tecnologias - Assim como em ambientes de suporte a trabalho cooperativo, existem dois tipos de tecnologias que podem ser utilizadas em ambientes de aprendizagem cooperativos: comunicação assíncrona e comunicação síncrona. O uso de uma destas tecnologias ou da combinação delas irá determinar o grau de interação entre indivíduos permitido ou disponibilizado pelo sistema. A necessidade de diferentes possibilidades de comunicação irá depender do modelo proposto pelo ambiente.
Atividades de Trabalho Cooperativo- Dependendo da proposta do ambiente de aprendizagem, pode ser necessário disponibilizar suporte a algumas atividades, tais como: coordenação de atividades; tomada de decisão; representação dos conhecimentos do grupo; compartilhamento de uma base de dados (memória de grupo, percepção da presença e das ações dos demais participantes (awareness) (Otsuka e Tarouco, 1997).
Designação de Papéis - Alguns sistemas associam explicitamente diferentes papéis para usuários, os quais irão possuir direitos distintos, e poderão ser responsáveis por tarefas distintas dentro do processo de aprendizagem. Por exemplo, papéis de professor/instrutor e aluno/aprendiz.
Relação com Outras Áreas de Pesquisa - Muitos ambientes e ferramentas CSCL combinam técnicas desenvolvidas em outras áreas de estudo, tais como Inteligência Artificial, Realidade Virtual e Banco de Dados, para promover a aprendizagem.
A partir das questões discutidas, é proposto um Framework para o estudo e classificação de ambientes de aprendizagem cooperativa apoiados por computador.
Aspectos Possibilidades
Teoria de Aprendizagem Epistemologia Genética de Piaget Teoria Construtivista de Bruner
Teoria Sócio-Cultural de Vygotsky
Aprendizagem baseada em Problemas/Instrução ancorada Cognição Distribuída
Teoria da Flexibilidade Cognitiva Cognição Situada
Aprendizagem Auto-regulada/ Metacognição Aprendizagem por Observação
Modelo de Cooperação ou Tipo de Tarefa aprendizagem de conceitos solução de problemas
desenvolvimento de projetos construção de conhecimento fórum de discussões
Domínio desenvolvimento do pensamento crítico científico modelos ecológicos
textos científicos outros
domínio não específico
Tipo de Interação assíncrona síncrona
Qualidade ou Grau de Interação pequena média
grande
Atividades de Trabalho Cooperativo coordenação de atividades tomada de decisão
representação dos conhecimentos memória de grupo
awareness
Implementação/Plataformas UNIX Windows NT
Macintosh WWW
Designação de Papéis professor/instrutor aluno/aprendiz Relação com outras Áreas de Pesquisa inteligência artificial realidade virtual
banco de dados
Tabela 2 - Framework para Estudo de Ambientes de Aprendizagem Cooperativa
3. Ambientes de Aprendizagem Cooperativa Apoiados por Computadores
Realizou-se um estudo sobre ambientes de aprendizagem cooperativa apoiados por computador disponíveis, com vistas a classificá-los segundo o framework proposto.
3.1. N.I.C.E. : Narrative, Immersive, Constructionist/Collaborative Environments
O projeto N.I.C.E. tem como objetivo a construção de ambientes de aprendizagem virtuais para crianças, baseados em teorias de narrativa, construcionismo e colaboração. O sistema foi projetado para ser executado no CAVE, que é um ambiente de realidade virtual do tamanho de um sala, onde várias pessoas podem se mover livremente, tanto física como virtualmente (Roussos et al., 1997).
Um framework teórico que combina idéias da teoria de aprendizagem construtivista e técnicas de narrativa e colaboração provê a fundamentação para este ambiente. Baseado na teoria de Piaget e nas idéias de Dewey, o construtivismo está relacionado às formas como os estudantes adquirem conhecimento através da participação em atividades ou tarefas onde são estimulados a construir, manipular, e explorar objetos. No N.I.C.E., é possível realizar a construção com blocos de construção virtuais com características que brinquedos físicos ou ferramentas de aprendizado não possuem: as crianças podem pegar objetos pesados ou grandes, transferí-los para outras crianças remotamente localizadas, combiná-los em novos objetos, ou simplesmente observar modificações em seus atributos com o tempo. Todos os objetos e representações são modelos VRML, que podem ser movidos, aumentados ou diminuídos pela criança em tempo real.
Segundo Roussos Roussos et al., um dos produtos da atividade de construção no ambiente NICE é a narrativa, ou seja, as estórias formadas e criadas pelas crianças que participaram de uma interação com o sistema. Todas as ações ocorridas no ambiente são adicionadas à estória formada continuamente, mesmo quando não representa uma interação das crianças. A seqüência da estória passa por um parser, que troca algumas palavras pela sua representação icônica e a publica em uma página WWW. A colaboração no NICE é enfatizada através da combinação de interação em comunidades virtuais (estudantes geograficamente separados) e físicas (estudantes no mesmo espaço físico), podendo envolver verbalização, decisões coletivas, resolução de conflitos e ensino recíproco, que são atividades facilitadas através das técnicas de realidade virtual empregadas. Os principais objetivos do NICE são: aprendizagem a partir de múltiplas perspectivas, aprendizagem sobre como colaborar com outras pessoas, aprendizagem pelo controle e exploração ativa de variáveis do ambiente, programação por demonstração, exploração de estruturas de estórias e criação de um produto final.
3.2. CSILE : Computer-Supported Intentional Learning Environments
O ambiente CSILE é uma base de dados coletiva, em rede, que contém idéias de estudantes, em formato textual ou gráfico, disponível para todos os participantes. Neste ambiente multimídia, os estudantes geram “nós”, contendo uma idéia, ou uma parte de informação relevante a um tópico em estudo. Os dados são indexados e organizados de tal forma que possam ser acessados por meio de uma série de canais, permitindo, então, que estudantes que estão estudando um tópico em um determinado domínio possam acessar informação relacionada em um outro domínio. Os estudantes produzem informação, formulam questões, provêem feedback e avaliação, e organizam o conhecimento na base de dados (Gay, 1996).
Segundo Gay, CSILE é baseado em três linhas de pesquisa: a aprendizagem Intencional (tentativa de alcançar um objetivo ativamente, diferente de simplesmente tentar se sair bem em tarefas ou atividades escolares); o processo de especialização (processo de solução progressiva de problemas e avanço além dos limites de competência atuais); e a reestruturação de escolas como comunidades de construção de conhecimento. A ênfase do CSILE é na aprendizagem cooperativa, apesar da responsabilidade por esta experiência ser do professor e dos estudantes, que podem monitorar a aprendizagem dos outros, responder às idéias dos outros, requisitar informações, fazer comentários.
3.3. Collaboratory Notebook
Collaboratory Notebook é um ambiente multimídia em rede para construção de conhecimento, desenvolvido para ajudar estudantes, professores e cientistas a compartilhar questionamentos sobre os limites do tempo e do espaço. Desta forma, estende a metáfora do notebook do laboratório do cientista com facilidades para compartilhar questionamentos entre múltiplos parceiros em projetos que podem estar distribuídos por várias instituições. Entre estas facilidades, o sistema provê uma estrutura de suporte para diálogo científico, direcionada para as tentativas dos estudantes de aprender sobre ciência através de projetos (O’Neill e Gomez, 1994). O’Neill e Gomez resumem as principais perspectivas teóricas assumidas neste projeto: (i) a prática da ciência tem dimensões sociais importantes, pois envolve um processo de ganho de cultura sobre as práticas de uma comunidade; (ii) este processo inclui a apropriação de alguma linguagem que acompanha e facilita suas tarefas; portanto, a articulação de idéias dos estudantes e o seu processo de aprendizagem enquanto trabalham é crucial; e (iii) o esforço para argumentar propositadamente em colaboração com outros, especialmente na escrita, provê a melhor motivação possível e propicia a articulação das idéias.
Ainda de acordo com O’Neill, a estrutura de organização da base de dados do ambiente é construída conforme a metáfora da biblioteca, tendo como elementos primários de interface prateleiras de livros, notebooks, e páginas (O’Neill e Gomez, 1994). A cada página escrita por um usuário, deve ser associado um ícone, que indica ou descreve aquilo que foi escrito (informação, comentário sobre o que outra pessoa escreveu, questão, conjectura, evidência a favor, evidência contra, plano para ação, ou passo dentro de um plano). As páginas que possuem relacionamento com outras são ligadas pelo sistema através de links hipermídia com os ícones correspondentes.
3.4. CLARE: Collaborative Learning And Research Environment
CLARE é um ambiente distribuído de aprendizagem apoiada por computador, cujo objetivo é facilitar a aprendizagem através da construção colaborativa de conhecimento. Para isto, CLARE provê uma linguagem de representação semi-formal chamada RESRA e um modelo de processo explícito chamado SECAI (Wan e Johnson, 1994). RESRA (Representational Schema of Research Artifacts) é uma linguagem de representação de conhecimento semi-estruturada, projetada especificamente para facilitar aprendizagem colaborativa de textos científicos. Wan e Johnson descrevem as três premissas em que se baseia a linguagem RESRA: o conhecimento humano pode ser representado em termos de um pequeno número de primitivas nós e links; a utilização destas primitivas para caraterizar artefatos científicos
e atividades subseqüentes em grupo é um processo de aprendizagem significativo, pois os aprendizes devem fazer a si próprios muitas perguntas de nível profundo (tais como: “Que hipótese está sendo feita?, “Com respeito a que problema?”, “É dado um tema, uma hipótese ou uma teoria?”); aprendizes diferentes devem gerar representações diferentes do mesmo artefato e, comparando estas representações, pode-se discernir as similaridades e diferenças em seus pontos de vista. O que eles irão construir é um mapa da estrutura de conhecimento que reflete seu modelo mental sobre a intenção do autor do texto. SECAI (Summarization, Evaluation, Comparison, Argumentation, and Integration) define um modelo explícito de processo para aprendizagem colaborativa de textos científicos.
Metaforicamente, aprendizagem colaborativa com SECAI “puxa” os aprendizes da posição externa, isolada e individual, para a perspectiva interna, integrada e colaborativa em um artefato. A medida em que os aprendizes passam pelas atividades propostas no modelo SECAI, o nível de colaboração cresce e, ao mesmo tempo, uma base de conhecimento é formada (Wan e Johson, 1994).
3.5. CaMILE : Collaborative and Multimedia Interactive Learning Environment
CaMILE é um ambiente assíncrono de suporte à colaboração para Web que tem o objetivo de estimular a aprendizagem e se insere no contexto da abordagem a pesquisas em CSCL descrita por Guzdial (1997) - análise em um nível alto de agregação: fóruns de discussões com grupos múltiplos ou uma classe inteira. Todos os acessos ao sistema são realizados através de um browser Web que acessa um servidor único. A interface do sistema é baseada em formulários e é igual para todos os usuários. As discussões no CaMILE são contextualizadas como em um newsgroup; porém, o contexto é persistente, e está sempre disponível para os usuários, não “desaparecendo” após a visualização. Similar a CSILE, CaMILE provê uma facilidade na qual os estudantes são solicitados a identificar o tipo de colaboração que estão apresentando (p. ex., uma questão, uma nova idéia, uma refutação, etc.) e são oferecidas sugestões de frases produtivas iniciais para serem usadas em cada um destes tipos de notas. As notas no CaMILE podem conter tudo que uma página Web comporta. De acordo com Guzdial, uma importante diferença entre newsgroups e CaMILE é que este ambiente apoia colaboração ancorada, ou seja, cada nota individual pode ser referenciada unicamente através de um browser Web (Guzdial, 1997). Isto quer dizer que o endereçamento direto de notas permite que páginas Web contenham hiperlinks para um contexto de discussão CaMILE. As âncoras funcionam como índices e como lembretes do que estudantes discutiram sobre um determinado contexto.
3.6. Belvedere
Belvedere é um ambiente para suporte à prática de discussão crítica de teorias científicas, baseado no paradigma colaborativo. Este ambiente se resume em um groupware em rede, usado para a construção de representações de relações lógicas e retóricas dentro de um debate, e cuja interface se assemelha a um editor gráfico. Belvedere provê os estudantes com formas concretas de representar componentes abstratos e relacionamentos entre teorias e argumentos. Idéias e relacionamentos são representados como objetos que podem ser apontados, ligados a outros objetos e discutidos. Belvedere pode ser utilizado por estudantes que estão fisicamente próximos uns dos outros, trabalhando simultaneamente (síncrona); estudantes compartilhando
argumentos em tempos diferentes (assíncrona); e estudantes trabalhando simultaneamente, mas localizados remotamente entre si.
Segundo Suthers (1996), o ambiente combina três abordagens para aprendizagem: aprendizagem colaborativa, aprendizagem guiada, e aprendizagem baseada em problemas (forma de learning-by-doing). Cada um destes aspectos é coberto por uma categoria de software educacional dentro do ambiente: groupware para aprendizagem, tutor inteligente e simulação. O software provê diagramas de argumentação disponibilizando formas geométricas para diferentes tipos e componentes de argumentos com links positivos e negativos, múltiplas formas de ligações e possibilidades de anexos para acomodar argumentos complexos.
Belvedere também provê facilidades para autoria de fontes de conhecimento on-line que podem ser acessadas e copiadas pelos estudantes. A utilização destas facilidades levou à construção de algumas coleções de informações em vários campos de conhecimento científico. O ambiente foi estendido para servir como um browser WWW, permitindo que autores utilizem ferramentas HTML existentes, e para referenciar páginas WWW que contenham informações relevantes à discussão.
3.7. HyCLASS
HyCLASS é um sistema colaborativo educacional projetado para permitir que vários estudantes, em localidades distantes, compartilhem um espaço virtual tridimensional. Este ambiente pode ser utilizado para realização de experimentos virtuais e procedimento de tarefas criativas: os estudantes podem criar objetos dinamicamente, modificar e ativar/desativar suas propriedades e comportamentos. Os estudantes são representados por avatars, e se comunicam em tempo real (através de chat, ou vídeo/voz conferência) (Hosoya et al., 1997).
Dentro do espaço virtual, os materiais educacionais tridimensionais são baseados na arquitetura OMG-CORBA. Cada objeto pode ser acessado, sem que se conheça sua localização geográfica, pela utilização de uma interface simples definida pela IDL do CORBA. Para manter consistente o status do espaço virtual visto por cada estudante presente em uma interação, o sistema propõe um método próprio de comunicação. Neste método, vários clientes trocam mensagens entre si, e atualizam o seu status local toda vez que o status do espaço comum é modificado. O sistema é constituído por um servidor que gerencia a informação do material educacional dentro do espaço virtual (room), vários clientes operados pelos estudantes e redes conectando o servidor aos clientes.
3.8. SMILE/Web-SMILE
SMILE é um ambiente de aprendizagem colaborativo integrado que apoia uma série de atividades de projeto tais como análise de um problema, planejamento, geração de questões para aprendizagem, geração de idéias para o projeto, escolha de critérios para avaliação, descoberta de soluções alternativas, modificação, revisão e otimização. SMILE é formado por uma série de ferramentas, cada uma direcionada para uma destas atividades, e um conjunto de ponteiros que ajudam os estudantes a entenderem em que fase do projeto estão trabalhando e as opções para prosseguir (Hübscher et al., 1997).
O ambiente SMILE foi desenvolvido a partir das experiências realizadas com dois outros ambientes: PABLO (ambiente colaborativo síncrono que suporta atividades de escrita de notas para aprendizagem baseada em problemas), e Web-CaMILE (ambiente colaborativo assíncrono que provê um fórum para compartilhamento, discussão e reflexão). Desta forma, o ambiente SMILE integra os dois tipos de atividades, provendo suporte para o processo de desenvolvimento de projetos e uso apropriado de ferramentas. Web-SMILE é um protótipo do ambiente SMILE que integra colaboração assíncrona e síncrona, desenvolvido para WWW. 3.9. JavaCAP
JavaCAP é um programa para autoria de casos (Case Authoring Program), onde estudantes de escola média podem desenvolver casos colaborativamente e compartilhar suas experiências, enquanto aprendem ciência através da solução de problemas e projetos. Os professores podem colaborar customizando o suporte e indexando as facilidades do JavaCAP para melhor atender às necessidades dos seus alunos. Os estudantes podem carregar objetos multimídia capturados durante seus estudos, e eventualmente publicar seus casos na Web (Shabo et al., 1997).
Bibliotecas de Casos (case libraries) são uma forma de se aplicar a metodologia da argumentação baseada em casos (case-based reasoning) em educação. Nas Bibliotecas de Casos, a ênfase está na razão do aprendiz, ao contrário de uma configuração típica de Inteligência Artificial, onde a razão está na máquina. Uma Biblioteca de Casos Especialista é dedicada a uma área de conteúdo específico e pode ser navegada tanto por especialistas quanto por novatos. O ambiente JavaCAP foi desenvolvido a partir de bibliotecas de casos construídas no EduTech Institute para o curso de engenharia. O foco do ambiente está em prover facilidades para articulação dos estudantes e promover reflexão e habilidades meta-cognitivas. Para isto, foi desenvolvida uma sessão de autoria, onde os estudantes podem resumir sua experiência como uma equipe, compondo um caso que descreve várias cenas de acontecimentos dentro de um projeto. A metáfora de cenas foi escolhida para prover aos estudantes uma sequência mais familiar, ou seja, eles podem descrever sua experiência como se estivessem escrevendo um roteiro. Os estudantes também podem acrescentar elementos multimídia em uma cena e, no final do processo, publicar seu caso, adicionando-o à sessão de navegação do sistema.
3.10. PENCACOLAS: PEN Computer Aided Composing cOLlAborative System O ambiente PENCACOLAS foi desenvolvido para apoiar a aprendizagem da produção de documentos de forma colaborativa, suportando todas as fases que acontecem durante este processo: geração de idéias, planejamento, composição e revisão. A aprendizagem não pode ser efetiva se a interface computacional não permitir uma interação homem-computador fluente e uma efetiva transferência de toda a informação metatextual presente na escrita colaborativa; por isso, a técnica de pen-computing foi considerada uma boa candidata a realizar esta tarefa, pois permite que os usuários continuem escrevendo da forma como estão acostumados. Segundo González et al. (1997), o objetivo principal deste projeto é a convergência entre escrita cooperativa e aprendizagem. Para isto, o sistema permite que os estudantes expressem suas idéias em janelas separadas, privativas, e em janelas compartilhadas, com discussão de idéias. Além disto, permite a análise de informações capturadas pelo
sistema durante o processo de escrita, tais como: quando e onde as interações ocorreram, o tipo e o grau de cooperação.
Três formas de comunicação entre os participantes são realizadas neste ambiente: (1) baseada em mensagens: avisos ou mensagens podem ser enviados para todos os usuários ou um específico; (2) janelas compartilhadas, onde todos podem escrever simultaneamente; e (3) voz, pois os estudantes e o professor estão localizados no mesmo local. O sistema também disponibiliza mecanismos de awareness, e recursos para análise do processo, através do armazenamento de informações e contribuições de cada participante e das interações entre os participantes (incluindo gestos, anotações, desenhos).
3.11. Dialogue Monitor
O Dialogue Monitor é um sistema inteligente cooperativo, baseado na análise de diálogos entre estudantes colaborando em tarefas de solução de problemas. Este sistema é a parte central de um programa educacional assistido por computador que atua como um estudante simulado, colaborando com um estudante real na solução de um problema. A ênfase deste sistema está nos requisitos de comunicação e interação entre as partes que colaboram, ou seja, o sistema e o estudante. Quando estudantes se comunicam e cooperam utilizando a linguagem natural, informação é trocada, não apenas a respeito do problema em si, mas também sobre aspectos meta-cognitivos tais como a plausibilidade da informação e as crenças sobre o estado da informação do outro. A análise de diálogos entre estudantes em tarefas cooperativas permitiu a construção do protótipo do Dialogue Monitor, cujo modelo de arquitetura servirá como base para o desenvolvimento de sistemas inteligentes cooperativos (Kanselaar e Erkens, 1995).
O modelo do Dialogue Monitor é constituído por cinco módulos, que funcionam separadamente: Solução de Problemas (contém conhecimento sobre o conteúdo da tarefa e seu domínio, e está habilitado a aplicar procedimentos de inferência para resolver este tipo de problema); Processador de Diálogos (contém especialização a respeito dos processos de interação em geral e possui estratégias para gerar ações comunicativas); Componente Alteração (a história do discurso é atualizada ao longo do diálogo e, baseado nesta história, um sistema de crenças sobre as atividades correntes do parceiro é construído); Processador de Foco Central (contém as estratégias de cooperação, sua tarefa é interpretar e checar expressões ou declarações do parceiro para gerar as suas próprias como reação ou iniciativa); Interface Baseada em Menus (responsável pela comunicação com o programa, onde o estudante seleciona partes constituintes de uma declaração que deseja fazer).
3.12. Ariadne
O uso de bibliotecas parece ser uma atividade individual, porém os usuários destes serviços acabam por exercer significante colaboração com outros usuários de busca, com o staff da biblioteca e com outros profissionais interessados nos mesmos assuntos. O sistema Ariadne foi desenvolvido a partir de observações da ocorrência natural de colaboração na busca de informações em bibliotecas físicas, e tem como objetivo apoiar a investigação sobre aprendizagem colaborativa de habilidades para a busca de informações. Twidale et al. (1995) considera a busca de informações um contexto interessante para o estudo da aprendizagem cooperativa, porque envolve dois
processos: aprendizagem sobre o domínio em questão, e aprendizagem sobre como localizar informação.
As propostas do sistema Ariadne são resumidas por Twidale et al. : permitir a observação, registro, análise e experimento do processo de aprendizagem colaborativa; prover oportunidades e efetivação da aprendizagem colaborativa, que já ocorre naturalmente, através da inclusão de facilidades que permitem que registros de colaborações persistam na medida em que pessoas busquem informações remotamente. Como resultado desta proposta, o desenvolvimento do Ariadne emprega uma abordagem baseada em testes contínuos do sistema pelos seus usuários. Apesar das mais sofisticadas bases de dados bibliográficas proverem opções para registro (e possível compartilhamento) do produto de atividades de busca, não se tem conhecimento de nenhuma que disponibilize mecanismos de compartilhamento do processo de busca. 3.13. ARCOO - Aprendizagem Remota Cooperativa Orientada a Objetivos
O projeto ARCOO foi desenvolvido com o objetivo de apoiar aprendizagem cooperativa em ambientes distribuídos, onde ocorre interação entre pares na busca da solução de um problema, na realização de um projeto. Segundo Barros (1995), a aprendizagem cooperativa em ambientes distribuídos pressupõe que é possível vivenciar as características da aprendizagem cooperativa face-a-face, mesmo estando os aprendizes distantes entre si, em alguns ou todos os momentos do processo de construção de um conhecimento. ARCOO é um Ambiente para ser usado em atividades presenciais ou Remotas (usando redes de computadores), projetado para auxiliar atividades Cooperativas que são realizadas sob a Orientação de tutores visando alcançar certos Objetivos de aprendizagem.
A metáfora adotada no ambiente é a sala de estudos, onde o aprendiz está envolvido com um projeto que irá desencadear a aprendizagem de novos conceitos ou o aprofundamento de outros já desenvolvidos em sala de aula. A sala de estudos possui os seguintes recursos: estante de livros, arquivos com informações, tela para assistir conferências, “auxiliares invisíveis”. O ambiente ARCOO é formado por quatro sub-sistemas: Co-gestão (torna o processo gerencial efetivo e transparente); Solução de Problemas (permite representar um Plano de Ação que expressa a divisão das tarefas entre os aprendizes de modo a possibilitar a realização de metas parciais que levarão à solução do problema); Socialização (gerencia os encontros entre os aprendizes através de Reuniões, Conferências e Conversas); Modelagem do Conhecimento (oferece os instrumentos para criar e manter mapas de conceitos e bases de informações que irão compor o conhecimento coletivo, criando a memória compartilhada em um grande hipertexto).
3.14. SAACI - Sistema de Apoio à Aprendizagem Colaborativa na Internet
O sistema SAACI tem como objetivo prover um conjunto de funcionalidades básicas que, segundo Otsuka e Tarouco, são capazes de suportar o desenvolvimento de atividades de aprendizagem colaborativa na Internet: (1) comunicação síncrona e assíncrona entre membros de um grupo; (2) suporte à tomada de decisões; (3) suporte à representação dos conhecimentos de um grupo; (4) suporte ao compartilhamento de informações entre o grupo; (5) suporte à coordenação do grupo; e (6) suporte à percepção da presença e ações do grupo.
O SAACI é constituído de dois blocos que agrupam as funcionalidades descritas: Administração (responsável pelo controle dos grupos e usuários de cada grupo do sistema, composto pelos sub-blocos Cadastro e Validação); Colaboração (responsável pelo suporte às atividades colaborativas desenvolvidas pelos grupos, composto pelos sub-blocos Co-autoria, Comunicação, Navegação e Percepção).
3.15. AlgoArena
AlgoArena é uma ferramenta que tem como objetivo transmitir noções de projeto de software para iniciantes, através do desenvolvimento da habilidade para o pensamento algorítmico e a visão sistemática das coisas. AlgoArena é um jogo de simulação de um tradicional esporte japonês - a luta de sumô. Os estudantes devem programar as ações de seu próprio lutador, utilizando uma linguagem de programação baseada em LOGO. Para tornar o lutador mais forte, os estudantes são encorajados a analisar sistematicamente a situação, desenvolver táticas melhores e incorporá-las ao programa. Estas atividades típicas de solução de problemas são comparáveis ao processo envolvido no desenvolvimento de software (Hiroshi e Ide, 1995).
O AlgoArena é baseado na teoria da cognição situada, onde a cultura em que está inserido o processo de aprendizagem é fundamental, e os sujeitos envolvidos, gradualmente, tornam-se parte de uma comunidade de prática. Neste sistema, algumas restrições para a configuração social são incorporadas, de forma a facilitar a interação e a formação da comunidade de prática. Por exemplo, utilizando a restrição na qual um jogador precisa de oponentes para lutar, os estudantes são encorajados a interagir com os outros; se um lutador ganha, o outro perde; assim, os estudantes compartilham um objetivo comum -tentar ganhar o jogo- e um conjunto de valores comuns. Além disto, realizando uma organização sistemática de confrontos com os outros, tais como torneios e alianças, os estudantes podem ter horas agradáveis com os companheiros, favorecendo o senso de comunidade.
3.16. PIE - Probability Inquiry Environment
PIE (Probability Inquiry Environment) foi desenvolvido com objetivo de observar como representações externas (textuais e icônicas) podem mediar conversas face-a-face entre estudantes, provendo suporte ao discurso matemático. Artefatos cognitivos, utilizados para ajudar no processo de raciocínio e comunicação, são inseparáveis do conhecimento e das práticas estabelecidas em uma comunidade. Este ambiente ilustra um tipo de software educacional que reconhece práticas de discurso como um componente central na aprendizagem humana e utiliza a tecnologia para apoiar este tipo de classes e melhorar o aprendizado. O ambiente PIE provê suporte a representações textuais e gráficas que ajudam estudantes a articular suas intuições sobre probabilidade e embasá-las no processo de construção de argumentos que reflitam um entendimento padronizado. Para isto, os estudantes devem investigar a validade de jogos de chance específicos, no contexto de questionamentos colaborativos guiados, onde cada passo é projetado para facilitar um tipo de interação apontada como mais produtiva por pesquisas (Enyedy et al., 1997).
Cada atividade PIE consiste de seis passos: Regras ( o sistema apresenta aos estudantes uma introdução animada ao jogo corrente); Tentativa (os estudantes podem experimentar com representações e controles da simulação); Prognóstico (são escolhidas perguntas que sobressaltem os aspectos do jogo que sejam particularmente importantes para o entendimento da probabilidade, os estudantes fazem prognósticos colaborativos, nos quais articulam explanações, consideram perspectivas alternativas, e são sensibilizados para eventos futuros que possam suportar o prognóstico); Jogo (o sistema simula o jogo; neste estágio, PIE provê vários recursos para facilitar a produção colaborativa, tais como: uma árvore probabilística animada que ressalta o estado corrente da questão, um espaço no qual são apresentados os scores de cada equipe e um histograma que pode alternadamente mostrar a distribuição através de cada resultado, ou dos pontos de cada equipe); Conclusão (os estudantes comparam seus prognósticos com os dados da simulação); Princípios (o ambiente suporta a articulação, em grupo, do que pode ser generalizado ou extraído a partir da experiência).
4. Classificação dos Ambientes
Os ambientes analisados foram classificados acordo com o framework proposto.
Aspectos Ambientes
NICE CSILE Collaboratory Notebook
CLARE CaMILE Belvedere
Teoria de Aprendizagem
Construtivismo Teoria de Piaget
Construtivismo Cognição situada Construtivismo Não é explícito nas referências Aprendizagem baseada em problemas Modelo de Cooperação ou Tipo de Tarefas Desenvolvimento de projeto Construção de conhecimento através de narrativa de estórias Construção de conhecimento Desenvolvimento de projeto Construção de conhecimento através do diálogo sobre um projeto Construção de conhecimento através do modelo SECAI Fórum de discussões Construção de conhecimento Solução de problemas Aprendizagem de conceitos
Domínio Modelo Ecológico Não específico Prática da Ciência Textos
científicos Não específico Discussão teorias científicas de Tipos de
Interação
Síncrona e Assíncrona
Assíncrona Assíncrona Síncrona e Assíncrona Assíncrona Síncrona e Assíncrona Qualidade ou Grau de Interação
Grande Média Média Grande Pequena Grande
Atividades de Trabalho Cooperativo Tomada de decisões Representação de conhecimentos Memória de grupo Awareness Representação de conhecimentos Memória de grupo Representação de conhecimentos Memória de grupo Representação de conhecimentos Memória de grupo Memória de grupo Awareness Representação de conhecimentos Memória de grupo Awareness Plataformas Ambiente de Realidade Virtual CAVE Outros ambientes de realidade virtual Macintosh, UNIX Aplicação Macintosh, cliente de uma base de dados Oracle, comunicando-se através de TCP/IP UNIX/ X-Windows WWW WWW Relação com outras Áreas de Pesquisa Realidade Virtual Inteligência Artificial
Banco de Dados Banco de Dados Não possui Não possui Inteligência Artificial
Aspectos Ambientes
HyClass Web-SMILE JavaCap PENCACOLAS Dialogue Monitor
Teoria de Aprendizagem
Não é explícito nas referências
Aprendizagem baseada em problemas
Não é explícita nas referências, porém baseia-se em uma metodologia de argumentação baseada em casos
Não é explícito nas referências Aprendizagem baseada em Problemas/Instrução ancorada Cognição situada Modelo de Cooperação ou Tipo de Tarefas Manipulação de objetos comuns no espaço virtual Desenvolvimento de Projetos Solução de problemas Desenvolvimento de projetos Construção de conhecimento Construção de conhecimento através da edição cooperativa de documentos Solução de problemas
Domínio Não específico Não específico Não possui Não possui Não específico Tipos de Interação Síncrona Síncrona e Assíncrona Assíncrona Síncrona e Assíncrona Síncrona Qualidade ou Grau de Interação
Grande Grande Pequena Grande Grande
Atividades de Trabalho Cooperativo Awareness Representação de conhecimentos Representação de conhecimentos Memória de grupo Awareness Memória de grupo Coordenação de Atividades Memória de grupo Coordenação Plataformas Windows NT Windows 95 WWW WWW UNIX (Solaris 2.4) para a Sparcstation Windows for Pen Computing sobre Windows for Group 3.11 para os PCs e o Notebook. Futuro: WWW - Designação de Papéis
Não possui Não possui Não possui Não possui Não possui
Relação com outras Áreas de Pesquisa
Realidade Virtual Não possui Não possui Não possui Inteligência Artificial
Tabela 3b - Classificação dos Ambientes segundo o Framework
Aspectos Ambientes
Ariadne ARCOO SAACI AlgoArena PIE
Teoria de Aprendizagem
Não é explícito nas referências
Aprendizagem baseada em problemas
Não é explícito nas referências
Cognição situada Cognição situada
Modelo de Cooperação ou Tipo de Tarefas Busca de Informações Solução de problemas Desenvolvimento de projetos Desenvolvimento de Projetos Solução de problemas Solução de problemas
Domínio Não específico Não específico Não específico Jogo de simulação de luta de sumô Probabilidade Tipos de Interação Síncrona e Assíncrona Síncrona e Assíncrona Síncrona e Assíncrona Síncrona Síncrona Qualidade ou Grau de Interação
Média Grande Grande Grande Grande
Atividades de Trabalho Cooperativo
Memória de grupo Coordenação de atividades Tomada de decisão Representação dos conhecimentos Memória de grupo Awareness Coordenação de atividades Tomada de decisão Representação dos conhecimentos Memória de grupo Awareness Coordenação de atividades Awareness Coordenação de atividades Awareness
Plataformas UNIX Lotus Notes (protótipo
ESTILINGUE)
Internet (InterARCOO) Designação de
Papéis
Não possui Não possui Não possui Não possui Não possui
Relação com outras Áreas de Pesquisa
Não possui Não possui Não possui Não possui Não possui
Tabela 3c - Classificação dos Ambientes segundo o Framework A partir da Tabela acima, pode-se destacar algumas observações:
• A maioria dos ambientes privilegia a construção colaborativa de algum tipo de
conhecimento, fundamentando-se em teorias de aprendizagem construtivistas.
• Os ambientes que desenvolvem modelos mais elaborados disponibilizam interações
de mais alto grau e combinam técnicas provenientes de outras áreas de pesquisa.
• A memória de grupo e a representação de conhecimento são caraterísticas presentes
na maioria dos sistemas.
5. Conclusões e Perspectivas Futuras
Neste artigo foi discutido um framework que organiza os principais aspectos relacionados a ambientes de aprendizagem cooperativa apoiados por computador, com a intenção de facilitar o estudo e análise destes ambientes, além de apontar direções para propostas de novos ambientes.
Aprendizagem cooperativa apoiada por computador é uma área de pesquisa relativamente recente e ainda não existem frameworks teóricos coerentes e completos que descrevam e estruturem todas as suas dimensões. Este trabalho está inserido no contexto de um estudo mais amplo, em andamento, sobre a área de Aprendizagem Cooperativa Apoiada por Computador, cujo objetivo é definir um framework mais geral abrangendo, além da classificação de ambientes de aprendizagem, outros temas relacionados, como ambientes de desenvolvimento de aplicações para aprendizagem cooperativa, educação à distância, avaliação de ambientes de aprendizagem cooperativa, e aprendizagem cooperativa apoiada por computador em organizações.
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