Evolução dos ambientes para aprendizagem

Introdução Nosso objetivo não é de fazer um

levantamento das utilizações da tecnologia na educação e suas evoluções (TV, vídeo, ...).

Queremos centrar nosso interesso sobre o uso do computador, incluindo o computador usado como um sistema multimídia (vídeo, som, ...).

Introdução Fatores na origem da evolução do uso do

computador na educação são múltiplos. Entre eles: Tecnologia (mainframe-microcomputador,

interface gráfica, realidade virtual, hipertexto), Modelos de aprendizagem (behaviorismo,

construtivismo, ...). Sem minimizar a importância dos fatores

tecnológicos, observaremos às diversas soluções e evoluções do ponto de vista dos modelos educativos subjacentes a essas soluções.

Behaviorismo:Ensino programado No anos 20, primeira maquina de Sidney

Pressey, a Drum Tutor. Pressey era influenciado por Thorndike.

“Instructional machine” para automatizar e individualizar o processo de ensino.

O princípio: uma tela com uma pergunta e quatro respostas possíveis acessíveis com botões para responder. A tela seguinte aparece quando a resposta é correta.

Ensino programado

A idéia é criar um sistema de instrução que adapta-se à progressão do aluno. O modelo é o preceptora, a lição particular: teaching machine.

As idéias de Skinner iniciaram o movimento de instrução programada no E.U. Muitos instrutores seguiram (ainda seguem) essas idéias.

No inicio dos anos 50, B. F. Skinner procura aplicar noção de behaviorismo à produção de sistemas de ensino automatizados.

Ensino programado Skinner propôs princípios:

Estruturação do conteúdo: princípio dos pequenos passos.

Adaptação: o ritmo da maquina é o ritmo do aluno.

Estimulação: favorecer a atividade do aluno com perguntas.

Resposta imediata do sistema.

Ensino programado Norman Crowder (1959) propôs uma

evolução desses princípios: usar os erros do aluno para controlar o curso.

Nesse modelo, o sujeito a cada questão, tem várias respostas possíveis e o programa escolhe a próxima pergunta em função da resposta do sujeito.

Ensino programado Dois tipos de sistema:

linear: Skinner ou Pressey conexão: Crowder

Evolução de Gordon Pask: Em vez de usar respostas para guiar a

aprendizagem, ele usa a performance global do aluno.

Programas generativos: produção de exercícios e respostas adaptadas com o desempenho do aluno.

IBM's Teaching Machines Project (1959) A IBM Inquiry Station: “typewriter”

dos alunos ligados a um computador central.

O sistema apresenta um problema no “typewriter” e o estudante digita a resposta, avaliada pelo computador.

Foi experimentado para ensinar a matemática binária.

Treinamento 1950: Whirlwind, um computador

destinado a ser simulador de vôo para treinamento de pilotos de caça.

Ocupava 3 andares !

Instrucionismo Uma direção de produção de

ambientes educativos consistiu na criação de sistemas tentando reproduzir a pedagogia do professor.

O modelo do professor considerado é o modelo acadêmico. Os princípios de Gagné são um dos resultados dessa sistematização.

Instrucionismo:Princípios de Gagné

Estimulação para aumentar atenção-> garantir a recepção de estimula

Informar o sujeito sobre os objetivos de aprendizagem-> para estabelecer as expectativas

Relembrar os conteúdos conhecidos-> usar a memória longo prazo

Apresentação clara e distinta -> garantir a percepção seletiva Guiar a aprendizagem -> usar semântica apropriada Estimar as performances -> incluindo a produção de respostas Produzir “feedback” -> sobre o desempenho Acessar as performances -> incluindo “feedback” adicionais Organizar várias praticas

-> para favorecer o uso futuro e as transferências

Coursewares Em geral, o computador segue o modelo

clássico: apresentação do conteúdo, perguntas, analise, continuação ou outro conteúdo.

Os “coursewares” funcionam como aulas automatizadas construídas sobre um modelo.

Vários linguagens de autoria de softwares educativos foram desenvolvidos: coursewriter, tutor, pilot, ....

Inquiry Station Depois do “Inquiry Station”, IBM

desenvolveu um programa “COURSEWRITER” para IBM 1500, linguagem alta nível para desenvolver os cursos.

Esse sistema completamente dedicado à educação era o primeiro sistema multimídia equipado de tela, headfone, microfone, fita cassete, projetor de slide.

Plato 1960: Inicio do projeto PLATO

(Programmed Logic for Automatic Teaching Operation), associado com uma linguagem de autoria (TUTOR) para escrever bancos de exercícios, tutores, simulações educativos.

TICCIT 1971: TICCIT: Time-shared

Interactive Computer Controlled Information

Combinação entre computador e vídeo. A tela do computador era usada como monitor e televisor para vídeo. As vídeos são controladas pelo computador.

Limites A dificuldade é determinar as

estratégias: para simplificar, o numero de

possibilidades é reduzido: perde a característica individual.

previr todas possibilidades precisa de um sistema complexo a preparar e administrar.

Sistema sem flexibilidade

Contribuições Para automatizar a produção de conteúdo e

sistema de perguntas/respostas sobre esses conteúdos, é, em geral, necessário de construir uma tipologia fina de questões e problemas para o aluno.

É, globalmente, a necessidade de ter uma sistematização do ensino que favoreceu reflexões e pesquisas sobre a educação.

Mostrou as limites de abordar a aprendizagem somente em termo de estimulação/modificação de comportamento.

Fatores de mudança Necessidade de criar sistemas:

que são capaz de adaptar-se mais ao aluno, favorecendo as atividades do aluno.

Para administrar essas atividades, necessidade de saber mais: sobre os processos de aprendizagem (teorias

da aprendizagem), sobre o aluno: os processos de compreensão

e resolução, a origem dos erros (conhecimentos).

Inteligência artificial As técnicas de inteligência artificial

devem permitir o desenvolvimento de sistemas menos rígidos (não tem mais a necessidade de respostas pre-gravadas).

A unidade não é mais as associações perguntas/respostas mas conhecimentos.

Tutores inteligentes O desenvolvimento dos tutores

quebra com os modelos de aprendizagem precedentes, mas prolongam os trabalho sobre o ensino programado.

O objetivo inicial é conseguir uma capacidade de adaptação melhor à progressão do aluno.

Tutores inteligentes Desde 70, Laurent Siklóssy propôs

o princípio seguinte: os tutores devem conhecer o conteúdo que eles ensinam.

O computador deve saber resolver os problemas para explicar como ele os resolve.

Tutores inteligentes SCHOLAR (Carbonell, 1970)

Ajudar o aluno a descobrir conhecimentos através de perguntas/respostas.

Princípio de iniciativa mista: aluno e computador podem perguntar e responder sucessivamente.

Representações dos conhecimentos em rede semântico, mecanismos de exploração e regras de inferência.

Tutores inteligentes SOPHIE (1973)

SOPHisticated Instrucional Environment, laboratório para a determinação de defeitos em circuitos eletrônicos.

Um defeito introduzido em um circuito, o aluno deve a partir de medidas e perguntas ao sistema determina o elemento defeituoso.

A liberdade do aluno é total!

Tutores inteligentes WEST (1976)

How the West Was Won, jogo inspirado da conquista do oeste.

O sistema não guia explicitamente a atividade do aluno, ele dá sugestões e criticas sobre a atividade do aluno: computer coach.

Tutores inteligentes WHY (Stevens, 1977)

Sistema para estudo das causas da chuva. Desenvolvido com princípios formulados a

partir do estudo de diálogos do SCHOLAR. Baseado sobre o diálogo socrático: guiar o

aluno a partir de perguntas a extrair princípios gerais a partir de observações, validar hipóteses, encontrar contradições, etc.

“Debogagem” dos conhecimentos do aluno.

Constructivismo:Modelo do aluno Numa perspectiva construtivista, dando

cada vez mais iniciativa ao aluno e possibilidade para ele de usar, testar e adaptar seus conhecimentos, é necessário conseguir acompanhar o aluno nas suas direções de exploração e resolução.

Paralelamente ao modelo do conhecimento do sistema especialista, deve ser definido um modelo do aluno.

Tutores inteligentes Resolver e explicar

Excheck (Suppes): sistema sobre a lógica, teorias dos conjuntos e da prova.

GUIDON (clancey, 1983): baseado sobre MYCIN (sistema especialista de diagnóstico de doenças infecciosas), tenta transmitir as competências do especialista ao aluno.

Capaz de resolver, eles não são capazes de explicar.

Tutores inteligentes Necessidade de ter representações

com vários ponto de vista do sistema de compreensão e resolução do aluno.

Necessidade de favorecer a expressão dos conhecimentos do aluno para poder adaptar perguntas e respostas em função desses conhecimentos.

Tutores inteligentes Foram abordados dois tipos de

modelo do aluno: modelo de conhecimentos parciais,

implementado no WEST. modelo de conhecimentos errados,

implementado em BUGGY (Wenger, 1987), debogagem de erros de alunos aprendendo a subtração.

Dificuldades A mobilização dos conhecimentos do aluno

aparece como uma tarefa, impossível para certos (cognição situada), muito difícil para os outros.

A expressividade do aluno é limitada pelas interfaces e limite as possibilidades de diagnóstico.

Os modelos do aluno são próximo de mais de modelo de conhecimento, quando deveria integrar elementos sobre as estratégias de resolução do aluno.

Tutores inteligentes

Experto do domínio

Modelo do aluno

Modulo pedagógico

Interface

Estudante

(Bruillard)

Micromundos A partir do inicio dos anos 70, a

concepção do computador como super-professor foi trocada por uma concepção do computador como meio de expressão e experimentação para o aluno.

LOGO Papert associa uma tartaruga ao

computador com o objetivo de ensinar aos alunos conceitos de geometria a partir da programação dos deslocamentos da tartaruga sobre o computador.

A programação conduz os alunos a explicitar e organizar os conhecimentos e favorece o desenvolvimento cognitivo.

Micromundos

Mundo real Mundo formalModelização

Exemplarização

Representação externa

Representaçãointerna

Interface

Modelo mental(Bruillard)

Cabri, GSP, ... As interfaces gráficas introduzem

novos modos de manipulação de objetos formais a partir das representações.

A partir de 1986, vários ambientes ilustram a importância das interfaces para favorecer a expressão dos conhecimentos dos alunos.

Micromundo e interface Hoje, o micromundo não é mais vista

como um ambiente de expressão e exploração de concepções em função das características de uma linguagem de programação. Ele é um ambiente que favorece a interação do sujeito com conhecimento através de várias interfaces.

Micromundo e interface As pesquisas sobre os micromundos

são fortemente interligadas com as pesquisas sobre interfaces.

Importância das reflexões sobre a contribuição das novas interfaces para a educação: realidade virtual, lápis, táctil, mouse com efeito retroativo.

Hipertexto, internet 1970: Primeira aplicação de um

sistema hipertexto para o ensino da poesia inglesa por Van Dam.

Numa utilização inicial, o hipertexto é parecido com a forma de organização do conteúdo dos “coursewares”.

Três gerações Hipertexto como assistência,

complemento das capacidades humanas

Hipertexto como meio de organização da informação

Hipertexto integrando relações semânticas entre as informações

Hipertexto Em muitas aplicações, o hipertexto

aparece como uma forma de organizar e apresentar informações: disponibiliza de informações a distância.

Versões mais recente tentam integrar várias contribuições do computador e da rede na criação de sistema hipertexto (chat, agentes inteligentes, applet, etc).