Ambientes de ensino
aprendizagem apoiados por
computador e redes
Liame Tarouco
PGIE
UFRGS
Evolução
Evolução do cenário
1960s Mainframe
1970s Minicomp.
1980s
1990s
Programador como
desenvolvedor
Orientação da aprendizagem
Computação objetivista
Distribuída
Redes
Projetista de sistemas
PCs
instrucionais
LANs
Orientação objetivista
Web based Desenvolvimento centrado
no estudante
Orientação construtivista
Primeiros sistemas de ensino
usando computador e/ou
redes
• Ambientes de aprendizagem baseados
em mainframe
• Ensino baseado no instrutor
– CAI- Computer Aided Instruction
– Abordagem pedagógica: behaviorismo
•pequenos passos
•ritmo próprio
•resposta ativa
•feedback imediato
Objetivismo
•
•
•
•
•
CBT - Computer Based Training
Treino e prática
Ensino em módulos
Estudante é suposto “absorver” o conteúdo
Ênfase à avaliação orientada a verificação
objetivos
• Material pré-selecionado
• Currículum
sequência instrucional
Objetivismo
• Replica ensino tradicional em ambiente
apoiado por tecnologia
Exemplo: SISCAI
•
•
•
•
•
•
•
Início da década de 80
B6700 teleprocessamento
Ensino de FORTRAN
Instrução programada ramificada
Cerca de 1000 etapas
Duração do curso: 11 horas
Aproveitamento: ligeiramente superior
ao obtidos pelos alunos nos cursos
CAIMI
• SISCAI para microcomputador
• Conversão para BASIC
• Facilidades para entrada e edição de
textos interativamente
• Usado em simulações de
procedimentos médicos
PILOT
• Programmed Inquiry Learning Or
Teaching
• Linguagem de autoração para CAI
• Facilidades para comparação de
respostas
• Desvios condicionais na sequência
instrucional
• Cálculos
Surge a multimídia no
computador
• Recursos variados disponíveis para o
professor e para o estudante
Popularidade da multimídia
• A multimídia é popular porque:
– muitas pessoas usam recursos multimídia
no trabalho, na escola, em casa
– Como as pessoas tem mais contacto com
tais recursos existe a natural expectativa
de que os mesmos sejam usados em
todas as situações possíveis:
• compras
• home-banking
• educação
Porque usar multímídia
• Os jovens aprendem mais da metade do
que sabem a partir de informação visual
• Numa sociedade onde interesses
poderosos empregam dados visuais para
persuadir (Alvin Toffler chamou de infotatics) os educadores devem ser capazes
de empregar multimídia nos ambientes de
ensino-aprendizagem que constroem.
Elementos para a produção
de multimídia
CBT
• Computer Based Training
• Orientação básica: comportamentalismo
– pequenas etapas
– ritmo próprio
– resposta ativa
– feedback imediato
• Multimídia
CBT - ferramentas
• Ferramentas avançadas de autoração
reduzem as dificuldades técnicas para
desenvolver sistemas interativos
• O desenvolvedor pode concentrar-se no
objetivo educacional de usar múltiplas
mídias.
• Exemplos:
– Toolbook
– Winwise (registra interações com um dado
software)
Evolução do ensino apoiado
em computação
Treinar
Dar aula
Antes
Ajudar a aprender
Atualmente
Construtivismo: alternativa
epistemológica de como as pessoas
aprendem e assimilam novos
conhecimentos
Construtivismo
• Seres humanos são criaturas ativas na
busca de conheciemento
– Transformam e interpretam experiência
usando estruturas mentais
– Assimilam novo conhecimento produzindo
estruturas cognitivas
– Acomodam-se a estas novas estruturas de
conhecimento desenvolvidas
– Usam-nas com sua coleção de experiências
Aprender
• A meta para o estudante é construir ou
reinventar o conhecimento
Práticas construtivistas
– ordenando e re-ordenando
– testando
– justificando sua interpretação
Papel do estudante
•
•
•
•
Ativo
Auto-dirigido
Aprender a aprender
Interações colaborativas
Exemplo desenvolvido por
alunos de EDU3375: Baricentro
As três medianas de um triângulo interceptam-se num mesmo
ponto que divide em duas partes tais que aquela que contém o
vértice é o dobro da outra.
A
X=Y= G
M3
B
M2
M1
C
O que é baricentro?
Baricentro é o ponto de
encontro das três medianas
de um triângulo!!
.
Internet e a Educação
• Novas possibilidades, desafios e
incertezas no processo de ensinoaprendizagem.
• Não podemos esperar
da Internet a solução
mágica para modificar
profundamente a
relação pedagógica
WBT-Web Based Training
• Auto-instrução, auto-dirigida
• Usa facilidades permitidas pelos
browsers
• Veículo ideal para a apresentação de
CBT
– atualização centralizada
– multimidia, 3D, realidade virtual
– animação, filmes
– interação, audio, video
Educação neste novo
cenário?
•Educar através da Rede não é transpor para
outro ambiente modelos tradicionais, já existentes
de Educação
•video aula
•estudo dirigido (auto-instrução)
Educação via WWW
• Colocar informação do WWW é
relativamente fácil mas isto pouco pode
ter a ver com educar
•O mais deslumbrante site WWW pode
ser completamente inefetivo, sob o ponto
de vista educacional, se não for
construído com o embasamento teórico
apropriado.
Interações via WWW
Monitor
Professor
ALUNO
Ferramentas
Fontes de
informação
Colegas
Material de
aprendizagem
Um novo cenário
• A aula se converte num espaço real de
interação, de troca de resultados, de
comparação de fontes, de enriquecimento
de perspectivas, de discussão das
contradições, de adaptação dos dados à
realidade dos alunos.
Um novo papel
• O professor não é o
"informador", mas o
coordenador do processo de
ensino-aprendizagem.
• Estimula, acompanha a pesquisa,
debate os resultados.
• Ensinar é orientar, estimular, relacionar,
mais que informar.
Novos cenário
• Só orienta aquele que conhece, que
tem uma boa base teórica e que sabe
comunicar
• O professor vai ter que atualizar-se
– abrir-se para as informações que o aluno
vai trazer
– aprender com o aluno
– interagir com ele
Construindo o conhecimento
• Cognição: ato de adquirir
conhecimento
– interação do sujeito com o objeto do
conhecimento
– construção do conhecimento
• Psicologia cognitiva se refere a todo
processo pelo qual o input sensório é
transformado, reduzido, elaborado,
armazenado, recuperado e usado
Ciência da cognição
• A ciência da cognição surgiu através da
insatisfação com o Behaviorismo e com
a influência dos avanços tecnológicos.
• Os psicólogos cognitivistas estudam a
resolução de nossas tarefas mentais e
desenvolvem modelos para essas
explicações.
Ciência da cognição
• Ciência da Cognição
– aquisição de novos conhecimentos
– a forma como serão incorporados pelos
sujeitos.
• Compreender as capacidades, os
processos, as estratégias e as
representações mentais no decorrer das
realizações das tarefas.
Modelo de
armazenament
o de memória
Transferência da
informação a partir do
armazenamento sensorial
Memória de curta duração
Memória de longa duração
Etapas no
armazenamento de
informação
• Entrada da informação e
armazenamento sensorial
• Transferência da informação a partir do
armazenamento sensorial
• Armazenamento primário ou memória
de curto prazo
• Memória de longa duração
• Chamada da informação a partir da
memória
Aquisição de informação
• A aquisição da informação ocorre neste
primeiro estágio e desaparece em
poucos segundos.
• Verbal acústica
• O agrupamento de pedaços de
informação em fragmentos altamente
ordenados ("chunks") diminuem a carga
da memória
Memória de curto prazo
• A informação aqui armazenada é um
reflexo dos estímulos originais.
• A duração da informação nesta etapa é
curta e usualmente desaparece após 15
segundos.
• Capacidade limitada: 7 mais ou menos 2
• A informação pode ser copiada ou
transferida daqui para a memória de
longo prazo.
Lembrar x esquecer
• Quais as informação que serão lembradas
ou esquecidas dependem dos eventos que
ocorreram antes e depois da informação
• Habilidade de codificar e lembrar de uma
nova informação é afetada por.
– Interferência pró-ativa:
• conhecimento prévio sobre um tópico
– Interferência reativa
• eventos que ocorrem após o armazenamento da
informação e que também podem afetá-la
Memória de longo prazo
• A retenção da informação na memória de
longa duração é muito mais eficiente se
identificarmos temas super ordenados que
reunam e organizam outros itens discretos de
informação
Esquemas
Esquemas
• construção cognitiva que categoriza a
informação de forma que ela possa ser
tratada.
• blocos fundamentais do conhecimento
• tem a função de reduzir a sobrecarga
da memória de trabalho.
Processamento automático
• O processamento automático permite que a
informação seja automaticamente
processada, com pouco ou quase nenhum
esforço consciente.
Enquanto a aquisição de esquemas é o
componente essencial na solução de
problemas e exercícios semelhantes
àquelas já aprendidos, a automação parece
ser o ingrediente chave quando se lida com
novos problemas.
Aplicação no ensino ?
• Embora estes conceitos sejam
largamente aceitos, o ensino raramente
é estruturado tendo isto em mente.
• Os programas de treinamento
freqüentemente sobrecarregam a
memória de trabalho dos aprendizes e
dificultam a aquisição de esquemas e a
automação.
Uma nova maneira de adquirir
o conhecimento
• Aprender-fazendo (simulação)
• A dimensão lúdica ganha cada vez
mais espaço (jogos)
• O educando assume uma postura ativa
– Interage
– Dialoga
– Vê-se diante do desafio de selecionar
informações e atribuir-lhes significados.
Acentuadores de cognição
• Blowman sugeriu o uso de
acentuadores de cognição pelos quais
o estudante é estimulado a reorientar
ou reformular materiais existentes
• Ensinando o computador ...
– Inteligência artificial
– Exemplo
• Fragata sabe tudo
Interação
• Interatividade é um fator crítico no
desenvolvimento de ambientes de ensinoaprendizagem
• Há um largo espectro de possibilidades e
modos para o envolvimento do estudante
no processo de aprendizagem.
Graus de engajamento, controle e
síntese em aprendizagem baseada
em computador (Hammond)
Novas formas de interação
• Professores podem visitar o ambiente do
aluno
– câmaras digitais
– remotamente comandadas
– ler o trabalho do aluno
– controlar o ambiente de trabalho
• Os alunos podem ir até a escola ou
centro de suporte remoto.
– Chat, videoconferência
– Compartilhamento de dúvidas com os
colegas
Colaboração e ensino
(groupware & learningware)
• Tecnologias para debates virtuais em
tempo real e com utilização de recursos
multimídia, em alta velocidade
– Quadros brancos compartilhados
(whiteboard)
– Telepresença
– Realidade virtual
Videoconferência no ensino à
distância
Comunicação visual
mais
Suporte do computador para interagir,
cooperar, compartilhar mensagens e
arquivos.
Interatividade no ambiente
hipertexto
• Embora, em programas de hipertexto o
estudante seja solicitado
constantemente a apertar teclas e
avançar pelas unidades de informação,
o estudante pode cognitivamente
permanecem bastante passivo.
Nível de atividade
• Até mesmo apresentações de
multimedia qualificadas e persuasivas,
são raramente interativas no sentido
real, em que exigem que o estudante
que envolva o julgamento e intuição
própria ao lidar com o conteúdo do
programa.
• Cognitivamente passivo
Relacionamento
interpessoal
• Realimentação mais intensa é a
proveniente do relacionamento
interpessoal
– Reações face-a-face são mais vívidas do
que informação gráfica ou impressa
– Reações são mais personalizadas
Aprendizado por investigação
O professor não é mais o sábio no estágio
de fornecedor de um corpo fixo de
informações, ele torna-se um facilitador
da aprendizagem por descoberta de seus
alunos, através de conferências
progressivas.
Problem Based Learning
• Estratégia pedagógico/didática centrada
no aluno.
• Ele é exposto a situações motivadoras
nos grupos tutoriais, onde, através dos
problemas, é levado a definir objetivos de
aprendizado cognitivo sobre os temas do
currículo.
• Estágios e atividades laboratoriais
completam sua formação
Aprender a aprender
• Um dos fundamentos principais do
método PBL é que deve-se ensinar o
aluno a aprender, permitindo que ele
busque o conhecimento nos inúmeros
meios de difusão do conhecimento hoje
disponíveis e que aprenda a utilizar e a
pesquisar estes meios.
Colaboração
• A colaboração, o trabalho em grupo é
uma constante no processo de
aprendizagem apoiado por computador
• Ferramentas de suporte à atividade de
grupo são necessárias
• CSCW - Computer Supported
Cooperative Work
• Groupware
Colaboração
Comunicação
• Intercâmbio de todas as formas de
dados
• Síncrona e assíncronamente
• Várias formas:
– email (em combinação com anexos MIME)
– audio e vídeo conferência
– apresentação remota
– quadro branco eletrônico
– compartilhamento de aplicações
Cooperação
• Permitir tornar os resultados
intermediários disponíveis para outros
com controle de acesso
– mecanismo de upload
– catalogação automática
– indexação e suporte à pesquisa
– anotação de documentos multimídia
– compartilhamento de aplicações
– espaço virtual compartilhado
Coordenação
•
•
•
•
gerenciamento de composição de grupos
agendamento (scheduling)
controle de participação
avaliação de performance
– avaliação formativa
– avaliação somativa
Interatividade e feedback
com o computador
• Escolha simples
• Múltipla escolha
• Resposta
objetiva
Resposta aberta
Programs CGI para
corrigir e prover índice
de acertos
Java e javascript
Sistemas que
empregam Inteligência
Artificial
Interveniência humana
Videoconferência
• FULL MOTION VIDEO - Transmissão de
áudio e imagem animada com qualidade de
TV
– TV
30 quadros/seg
– CINEMA
24 quadros/seg
– Videoconferência 15 quadros/seg ou menos
• VIDEOCONFERÊNCIA
– Audio e vídeo bidirecional
Desktop videoconferencing
• Computador pessoal
• Pode incluir compartilhamento de
documentos
• Salas de videoconferência podem ser
usadas
• Multiponto (muitos para muitos)
– refletor (CuSeeMe)
– multicast (IP classe D) - MBONE
– MCU (multipoint control unit)
Software de videoconferência
• CuSeeMe - Universidade de Cornell
• Enhaced CuSeeMe - White Pine
Reuniões virtuais
• Uma videoconferência onde cada pessoa
está no foco de uma câmara distinta e o
professor pode ver múltiplos locais ao mesmo
tempo.
Outras soluções para vídeo
• Real Vídeo
– plugin que vai apresentando o vídeo
enquanto o mesmo vai sendo recebido
• Live MPEG Vídeo
– Recepção contínua de vídeo codificado
segundo padrão MPEG
Quadro branco
• Ferramenta de suporte a “brain storm”
• Co-autoração
• Pode ser concomitante com
videoconferência
Netmeeting da Microsoft
Realidade Virtual
• Ambientes virtuais colaborativos
– presença virtual
• avatar
• representações estáticas ou móveis
– simulação e apresentação dos resultados
– imersão total
Realidade virtual
• Imersão
– HMD (head mounted display)
– Luvas
– Acionadores tacteis
• VRML - Virtual Reality
Modeling Language
Exemplo
• Exemplo: passeio pelo
corpo humano
• Enorme volume de
dados requerem redes
de alta velocidade:
> 100 MBPS
Ambientes virtuais
simplificados
•
•
•
•
Talk
IRC
Janela de CHAT
Adição de cenário
– Exemplo:
The Palace
Realidade virtual e
ensino à distância
• Colaboração e
interação
• Ambiente
–
–
–
–
avatares
imersão
sensores
acionadores
Realidade Virtual
• Sensor de proximidade
Conclusões
• A tecnologia de computação e redes
está evoluindo e tornando viável
cenários até bem pouco pareciam
ficção científica
• Os requisitos para a aplicação destas
tecnologias na educação está
impulsionando a Internet para uma
patamar acima em termos de
arquitetura de rede : Internet2