EDUCAÇÃO AMBIENTAL
SUPORTADA POR UM AMBIENTE
DE ENSINO INTELIGENTE
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFAL
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO
MESTRADO EM MODELAGEM COMPUTACIONAL DO CONHECIMENTO
Prof. DR. Evandro de Barros Costa
Prof. DR. Frederico Luiz Gonçalves de Freitas
ALLAN GOMES DOS SANTOS
[email protected]
mcc007.allangomes.CJB.NET
MACEIÓ/2004.
Roteiro
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OBJETIVO
PROPOSTAS
FATORES MOTIVADORES DO TRABALHO
CONCEPÇÃO DO MULTI-ECOLÓGICO
USO DE SMA NO PROJETO DE SOFTWARE
EDUCACIONAL
ESTRUTURA DO AMBIENTE
ARQUITETURA DO SISTEMA
CONSIDERAÇÕES FINAIS
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Objetivo
( Interface Gráfica )
Propostas
 Proposta
–
do Artigo:
Apresentar o “Multi-Ecológico”, um ambiente de aprendizagem
inteligente que simula um lago, com plantas, diferentes tipos de
peixes e pequenos animais.
 Proposta
do Seminário:
– Mostrar o projeto “Multi-Ecológico”, que nos permite criar um
ambiente para investigar aspectos relacionados com as técnicas de
IA (Sistemas Multiagentes) e suas implicações sob o ponto de vista
pedagógico.
Fatores Motivadores do Trabalho



Experiência anteriores em desenvolvimento de
software educacionais.
Busca da melhoria da qualidade do software
educacional e ampliação de suas potencialidades
técnicas e pedagógicas.
Maior interação entre o aluno tutor artificial (
computador )
– Arquitetura Monolítica => Arquitetura Modular
( Estrutura única )

( Conhecimento e Forma de Manipulá-lo
separados )
Novos paradigmas de programação
– Paradigmas de Agentes para pesquisar os aspectos
dinâmicos da interação entre o tutor artificial e o aluno.
– Novas possibilidades de investigação fossem
disponibilizadas aos pesquisadores da AIED
Arquitetura Clássica
Concepção do sistema
Multi-Ecológico

Baseado em agentes:
–
–
Agentes reativos: são todos aqueles que sofrem as ações dos elementos poluidores e reagem
conforme foram modelados.
agentes cognitivos ( interno e externo): são aqueles que se utilizam de estratégias para
agirem e possuem um conhecimento do ambiente.
O sistema utiliza uma arquitetura de IAD,
composta por uma sociedade de agentes
que trabalham para atingir um objetivo
comum.
 Servindo se da biblioteca DJGPP, rodando
em uma arquitetura de 32 bits, utilizando
C/C++ para plataforma Intel 80386 ou
supeior, servindo-se do ambiente DOS

Distribuição de Objetos
A g e n te s
C o n t ro le
p e ix e
água
p lan tas
fundo
c e n á r io
USO DE SMA NO
PROJETO DE SOFTWARE EDUCACIONAL

O uso da técnica de IA no desenvolvimento de software
educacional estão presente em diferentes grupos de
pesquisa.
– PAT ( Practical Algebra Tutor) - Koedinger e Anderson 1995
– Ensino da Linguagem SQL - Mitrovic, 1998
– Ensino de orientação a objetos - Azevedo e Tavares, 1998

A abordagem de novas metodologias com múltiplos
domínios, através do uso de agentes, possibilita:
– o desenvolvimento de diferentes raciocínio e a integração de várias ações
para alcançar um determinado objetivo comum
– um novo comportamento do usuário

Uma sociedade de agentes para aprender e ensinar
pode ser a solução para a construção de ambiente de
ensino e aprendizagem se os agentes trabalham de uma
maneira inteligente e autonôma para alcançar seus
objetivos
– um exemplo é o uso de diferentes estratégias para obter a solução para um
problema específico
O PROJETO MULTI-ECOLÓGICO (ESTRUTURA DO
AMBIENTE

VERSÃO
– O Multi-Ecológico é uma versão ampliada e revisada de
um projeto interdisciplinar denominado Eco-Lógico.

FATORES DECISIVOS PARA USO SMA
– Ambiente que permite resolução de um problema onde o
conhecimento está distribuídos nos seus participantes
– Características lúdicas (interface gráfica)

FUNCIONAMENTO
– Configuração inicial do jogo ( elementos que irão causar
poluição no lago e personagem)
– Desafio do aluno é manter o equilíbrio e combater a ação
dos elementos poluidores através das ferramentas que
cada personagem possui
– Período duração do jogo é de 10 minutos (acordo
planejamento)
Elementos Externos
Personagens e Suas Ferramentas
Estrutura do Ambiente
 ELEMENTOS (Agentes do cenário):
– Peixes: três grupos A, B e C, onde o peixe C se alimenta de A, o peixe A se
alimenta de microorganismo e o peixe B se alimenta de plantas. O número
de peixes nadando é indicador que o sistema está sob controle e o
ecossistema mantém em equilíbrio
– Plantas e Microorganismos: o número destes elementos que habitam a
água demonstram situação de equilíbrio. Seguem um modelo de
reprodução (quando ambiente em equilíbrio) ou sofrem os efeitos dos
diferentes poluentes.
– Ecologista e aluno: o agente ecologista controla efeitos causados usando as
ferramentas de seus personagens; se o aluno não age o ecologista também
não age e espera a ação do aluno; a interferência do ecologista ocorre
sempre no sentido de auxiliar o aluno, mas sempre a partir da tomada de
decisão que ele fez; o jogo é atualizado a cada ação do aluno ou após 30
segundos; as possíveis ações que o aluno pode obter mudam de acordo
com o personagem que ele seleciona.
– Ecômetro: instrumento visual que monitora as condições do ambiente, isto
através de cores: Verde (em equilíbrio o ambiente), Amarelo ( sinal de
alerta o ambiente) e Vermelho ( ambiente em total desequilíbrio).
Estrutura do Ambiente
( Continuação )

Objetivos do processo de simulação:
– Representar os resultados positivos e negativos das ações do
aluno e do Ecologista
– Resultado torna-se menos importante ao se observar a
importância no estado cognitivo do aluno
– Fornece um “Feedback” de informações incluindo todas as
ações e decisões do aluno e do ecologista
– Auxilia na conscientização e educação da necessidade do
homem preservar o seu planeta e seu meio
– A interface utiliza ilustrações e uma linguagem simples para
reduzir o custo cognitivo que pode acontecer em aplicações
multimídia
– A análise de estratégias e suas consequências e as mudanças
na maneira de selecionar e adotar a estratégia (todas elas
previamente definidas) fazem o ambiente trabalhar de
diferentes maneiras para fornecer a interação entre o tutor
artificial e o aluno.
Figura 1: A interface do sistema
Figura 2: Distribuição dos agentes no ambiente
Ambiente
Aluno 1
Ecologista
(Agente Tutor)
Elementos
do
cenário
Aluno 2
Agente personagem 1
Agente personagem 2
ARQUITETURA DO SISTEMA

O ambiente é uma sociedade heterogênea fechada, baseada em um controle
distribuído entre seus diferentes tipos de agentes;
–
–
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

Agentes reativos: são aqueles que sofrem as ações dos elementos poluidores e reagem
conforme foram modelados;
Agentes cognitivos: são aqueles que se utilizam de estratégias para agirem e possuem
um conhecimento do ambiente. Estes se baseam em objetivos, tendo como principal a
manutenção do equilíbrio ecológico;
Esta divisão entre agentes cognitivos e reativos se dá mais por razões didáticas;
A comunicação entre os agentes cognitivos e reativos é baseada na troca de
mensagens, executada através de um protocolo simples: remetente / receptor
(endereço) / mensagem (ações que serão executadas);
O sistema trabalha com tipos de agentes cognitivos ( aluno e Ecologista)
–
–
–
Ecologista não antecipa estratégias que serão usadas, mas deve trabalhar em
cooperação mútua com o aluno;
Ecologista (agente tutor) é inserido no ambiente usando seu conhecimento e habilidade
de controle da poluição através da ativação das ferramentas do seu personagem,
recebendo informação do ambiente através de sensores;
a arquitetura do agente Ecologista existem planos de ação, crenças e intenções
modeladas de acordo com um critério específico:



planos de ação: informação coletadas de especialistas
crenças: conhecimento acerca do ambiente (estado mental do agente)
intenções: ações executadas
CONSIDERAÇÕES FINAIS
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O projeto do Multi-Ecológico permitiu criar um ambiente para
investigar aspectos relacionados com as técnicas de IA (SMA) e suas
aplicações sob o ponto de vista pedagógico;
O projeto em comparação com outros ambientes apresenta aspectos
inovadores tanto na sua concepção, modelagem (uso de sistemas
multiagentes) e forma de interação com o aluno; e
O projeto e sua implementação envolveram um grande número de
pessoas de diferentes áreas e trabalhando de forma inter e
multidisciplinar.
INSTALAÇÃO
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PROJETO MULTI-ECOLÓGICO
www.inf.pucrs.br/~giraffa/lucia.html
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SEMINÁRIO
www.mcc007allangomes.cjb.net
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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GIRAFFA, Lucia M; NUNES, Maria A; VICCARI, Rosa M.
Educação Ambiental suportada por um ambiente de Ensino
Inteligente.Rio Grande do Sul: PUCRS,1998.
FRIGO, Luciana; POZZEBON, Eliana;BITTENCOURT, Guilherme.
O papel dos agentes inteligentes nos sistemas tutores
inteligentes. Santa Catarina: UFSC, 2004.
HUBNER, Joni; SICHMAN, Jaime; BECERRA, Jorge. Aplicação
da arquitetura de objetos distribuídos em sistemas MultiAgentes. São Paulo: USP.
Agentes Inteligentes de software, Mineo.
COSTA, Marcelo T. Inteligência Artificial no ensino> Capitulo
II.
Teste