Este documento discute Ambientes de Aprendizagem Informatizados (AAI), incluindo linguagens de programação como Logo e Scratch, sistemas tutoriais inteligentes, e ensino assistido por computador. Aborda investigações sobre a eficácia destes sistemas e como podem ser usados para apoiar o processo de ensino-aprendizagem.

1. Ambientes de Aprendizagem Informatizados Grupo 5 Mestrandos: Maria Lemos, Ismael Guedes, Toni Gomes, Artur Coelho

2. ? Ambientes de Aprendizagem Informatizados A cada vez maior facilidade de acesso às tecnologias sublinha a importância da utilização de Ambientes de Aprendizagem Informatizados. Assiste-se a uma cada vez maior generalização da utilização de Ambientes de Aprendizagem Informatizados em contexto escolar. A tecnologia trouxe grandes inovações para sociedade, que se começam a reflectir na escola Quais são os principais Ambientes de Aprendizagem Informatizados?

3. Ambientes de Aprendizagem Informatizados Linguagem Logo Linguagem simples e poderosa, assente em simbolismo. Tem como objectivos desenvolver programas e técnicas de resolução de problemas e capacidades de pensamento, possibilitar uma reflexão sobre o acto de pensar. Linguagem de programação criada por Seymour Papert (1967), pensada para ser utilizada por crianças de idades a partir dos 4 anos. Assenta numa epistemologia construtivista do processo de aprendizagem. Poderá permitir o desenvolvimento metacognitivo da criança, estimulando a passagem do operacional para o concreto (Piaget), alargando o conceito de Zona de Desenvolvimento Proximal (Vygostsky).

4. Paradigmas de programação (Miranda. 1998 ) Ambientes de Aprendizagem Informatizados Programação por objectos - objectos que trocam informação entre si (C++, Objective C, Prolog++, Common Lisp Object, Smalltalk, Hypercard) Procedimental/imperativo – dar ordens ao computador (COBOL, Pascal, C, Basic, Fortran, Logo Geometria) Funcional – definir e aplicar funções, conhecer o seu comportamento (Lisp) Lógico – expressar o problema de forma lógica simbólica (Prolog) Pensa-se que a aprendizagem de programação poderá provocar transferência de capacidades cognitivas para outros contextos.

5. Implementações do Logo Ambientes de Aprendizagem Informatizados Uma implementação 3D do Logo através da animação em tempo real de objectos programáveis pelo utilizador, com aplicações na criação de mundos virtuais, visualizações e jogos. http :// www.elica.net /site/ about / about.html Elica Uma linguagem de programação que possibilita a criação de histórias interactivas, jogos, animações e expressão artística, desenhado para crianças de idades acima dos 8 anos para desenvolverem competências de aprendizagem. http:// scratch.mit.edu / Scratch

6. Ambientes de Aprendizagem Informatizados Ambiente de programação desenhado para ser utilizado por estudantes, é uma extensão da linguagem logo que simula o comportamento de sistemas complexos http:// education.mit.edu / starlogo / . Star Logo Recursos sobre programação em Logo http :// www.stager.org / logo.html Recursos Logo em português http :// br.geocities.com / projetologo / Micromundos Logo http :// www.microworlds.com /por/ index.html Outras ligações Esta linguagem encontra-se muito disseminada na educação, existindo uma vastidão de recursos sobre o Logo.

7. Ensino Assitido por Computador (Miranda, 1998) Ambientes de Aprendizagem Informatizados Ambientes fechados, tutoriais de exercício e prática. O seu objectivo é consolidar conhecimentos e facilitar aquisição de conteúdos. Assenta numa epistemologia comportamentalista do processo de aprendizagem. Jogo que permite explorar conceitos ligados à história da Mesopotâmia, através da imersão num mundo virtual onde o jogador cumpre tarefas e desafios. Destinado ao nível etário dos 8 aos 14 anos. http :// www.discoverbabylon.org / Babylon Webquests Sala de Estudo Virtual http://www.deemo.com.pt/saladeestudo.htm

8. Sistemas Tutoriais Inteligentes (Miranda, 1998) Ambientes de Aprendizagem Informatizados Permitem a síntese entre: Os programas abertos da exploração livre e construção progressiva de conhecimentos Os programas fechados, de natureza temática e que orientam o aluno de uma forma directa. Investigação interdisciplinar Especialistas de inteligência artificial Especialistas das didácticas Psicólogos cognitivistas Conjugam as vantagens dos sistemas anteriores eliminando as desvantagens, permitindo ao aluno transformar, economizando tempo, as suas experiências de aprendizagem em conhecimentos organizados.

9. Componentes dos Sistemas Tutoriais Inteligentes Ambientes de Aprendizagem Informatizados Modelo do aluno Refere-se à representação dinâmica dos conhecimentos e competências emergentes do aluno Requer capacidade de diagnóstico, pois o conhecimento prévio é condicionante da aprendizagem Formas de de concretização: Overlay model (o conhecimento do aluno é um subconjunto do conhecimento especializado) Inclusão de desvios do conhecimento especializado Conhecimento especializado: Inclui os factos, conceitos e regras de um dado domínio Inclui também capacidade de representar o conhecimento, ou seja, capacidade de compreender e construir uma representação

10. Componentes dos Sistemas Tutoriais Inteligentes Ambientes de Aprendizagem Informatizados Comunicação (interface) Controla as interacções entre o sistema e o aluno. Planeamento Tutorial Conjugação do conhecimento do aluno com a componente tutorial Fonte e gestor das intervenções pedagógicas Estratégias tutoriais: - directivas (didácticas) - de descoberta guiada (aprender a partir da experiência)

11. Algumas implementações de STI: Ambientes de Aprendizagem Informatizados O CT é uma aplicação que permite criar sistemas tutoriais específicos flexíveis para resolução de problemas, capaz de suportar as múltiplas estratégias de resolução. Permite criar sistemas tutoriais de exemplos, e tutores cognitivos, que necessitam de IA para construir modelos cognitivos de resolução de problemas. Disponibiliza também um pacote de authoring . http://ctat.pact.cs.cmu.edu Cognitive Tutor STI baseado na web, desenvolvido por equipes multidisciplinares. Funciona simulando uma conversa com o aluno, dialogando e estimulando respostas contextualizadas por parte do aluno. http:// www.autotutor.org / what / what.htm Auto Tutor

12. Qual é a eficácia da aplicação destes sistemas ao contexto educativo? ? A investigação científica que tem sido realizada sobre a aplicação destes sistemas na sala de aula permite obter algumas respostas. Ambientes de Aprendizagem Informatizados

13. Investigações sobre Ensino Assistido por Computador (Miranda, baseado nas meta análises de Edwards et al., 1974, Hall, 1982, Kliick et al., 1980, 1983) Qual a eficácia do EAC face aos métodos de ensino tradicionais (Miranda)? Metodologias experimentais: grupo experimental, grupo de controlo Ambientes de Aprendizagem Informatizados Os resultados da aplicação de sistemas de EAC dependem não só da utilização destes e outros programas, mas também da capacidade e esforço dos professores. O EAC não apresenta virtudes pedagógicas intrínsecas. Variáveis observadas: Realização dos alunos Relação entre aptidões e realizações académicas Retenção da informação Atitudes face ao EAC Resultados: Resultados favoráveis na realização dos alunos Atitudes favoráveis Alunos com mais dificuldade são os que tiram mais proveito do EAC EAC não favorece retenção face aos métodos tradicionais

14. Investigações sobre o Logo: (Miranda) Ambientes de Aprendizagem Informatizados Logo: a sua utilização (aprender a programar) só terá efeito nos conhecimentos e competências se o professor: Explicitar o que deseja que os alunos aprendam Desenvolver métodos de ensino que apoiem o desenvolvimento das competências cognitivas Apoiar na transferência As linguagens de programação (e programas abertos) não apresentam virtudes pedagógicas intrínsecas As investigações assentam sobre dois eixos: Hipótese de transferência: desenvolver novas maneiras de lidar com conhecimento existente e competências cognitivas Aprendizagem de conceitos de computação e disciplinares Transferência: estudos são divergentes na hipótese para que estimule esta hipótese com maior eficiência. O Logo estimula a aprendizagem de conceitos de computação.

15. Os alunos: Aumentem o seu grau de envolvimento Competição saudável entre pares Sentimento de desafio Desenvolvam gosto pelas aulas de geometria (GPtutor) Investigações sobre Sistemas Tutoriais Inteligentes: Salienta-se, no entanto, que os STI são já utilizados por organizações empresariais, militares e institucionais para desenvolvimento de competências. Centrando num estudo de caso: aplicação do STI GPTutor, para aprendizagem de conhecimentos geométricos, baseado na teoria Act* de Anderson. (Schofield, 1995) Uso de STI na sala de aula leva a que: Os professores: Procurem que as aprendizagens se desenvolvam em modo colaborativo Prestem apoio mais individualizado Valorizem as variáveis motivacionais no ensino/aprendizagem Os STI são benéficos, mas complexos e dispendiosos, impedindo a sua aplicação a médio prazo Ambientes de Aprendizagem Informatizados

16. Os STI têm um enorme potencial, ao fazer a ponte entre aquisição de conhecimentos e desenvolvimento de competências cognitivas. As dificuldades na sua aplicação residem no facto de serem dispendiosos, mas… Poderão vir a existir no mercado sistemas STI modulares (aplicações) que os professores poderão adaptar ao uso na escola? O Cognitive Tutor (Authoring Tools) poderá ser uma resposta a esta questão? Em conclusão: Os EACs, pela sua componente de motivação e treino/consolidação podem ser auxiliares aos métodos de ensino tradicional, permitindo ao aluno rever/treinar conteúdos, quer na sala de aula, quer em casa, através de suportes CD ou aplicações web. Apesar de não apresentam virtudes pedagógicas intrínsecas: A linguagem Logo pode desenvolver competências metacognitivas, fornecer novas experiências de aprendizagem e alargar o leque de competências dos alunos. O programa Scratch, por exemplo, encontra aplicações nas àreas curriculares de E.V.T. ou Matemática. Ambientes de Aprendizagem Informatizados

17. Em conclusão: O papel do professor continua a ser vital, sendo ele quem pode valorizar efectivamente os imensos recursos dos AAI. As novas tecnologias não são mais que ferramentas que podem e devem ser utilizadas e exploradas no âmbito do processo de ensino-aprendizagem por professores e alunos. Colocando nas mãos dos discentes as ferramentas de aprendizagem do século XXI, o papel do professor está coordenar, estruturar, possibilitar transferências, apoiar e motivar o aluno para aprendizagens eficientes e pertinentes. Ambientes de Aprendizagem Informatizados

18. MIRANDA, G & BAHIA, S, (2007), Teorias da Aprendizagem , Lisboa: Instituto de Educação – Universidade Católica Portuguesa. Suraweera, P., Mitrovic, A. (2004), An Intelligent Tutoring System for Entity Relationship Modelling , retirado do web site do International Journal of Artificial Intelligence in Education a 29 de Novembro de 2007, disponível em http ://aied.inf.ed.ac.uk/members04/archive/Vol_14/Suraweera/Suraweera04.html Ong, J. e Ramachandra, S.(2000), Intelligent Tutoring Systems: The What and the How, retirado da web a 25 de Novembro do web site Learning Circuits, disponível em http ://www.learningcircuits.org/2000/feb2000/ong.htm Stager, G., Logo Programming resources , retirado do web site pessoal de Gary Stager a 25 de novembro de 2007, disponível em http ://www.stager.org/logo.html Association for the Advancement of Artificial Intelligence (2007). Intelligent Tutoring Systems: subtopic of Education, disponível em http ://www.aaai.org/AITopics/html/tutor.html , consultado em 1 Dezembro de 2007. Miranda, G. (1998). Concepção de Um Ambiente de Aprendizagem Logo em Meio Escolar. Efeitos sobre a Cognição e os Conhecimentos Geométricos de Crianças de 9-10 anos (pp. 86-100, pp. 123-129). Tese de Doutoramento. Lisboa: FPCE/UL Almeida, L. & Freire, T. (2000). Metodologia da Investigação em Psicologia e Educação (pp. 22-30). Braga: Psiquilíbrios Miranda, G. (2007), Resultados das Investigações sobre o EAC (Ensino Assistido por Computador) ou EBC (Educação Baseada no Computador). Powerpoint disponível em http://lms.iefd.ucp.pt/courses/1/M3-PA-L1/content /_7164_1/dir_U2S4_v2_1.zip/U2S4_v2/u2s4t1/4/body.html Miranda, G. (2007), Investigações sobre o LOGO: Questões, Hipóteses e Resultados . Powerpoint disponível em http://lms.iefd.ucp.pt/courses/1/M3-PA-L1/content /_7164_1/dir_U2S4_v2_1.zip/U2S4_v2/u2s4t1/10/body.html Bibliografia Ambientes de Aprendizagem Informatizados

19. uMind Software, disponível em http://www.umindsoft.com/English/products.html Stottler Henke Products, disponível em http://www.stottlerhenke.com/products/index.htm Simventive, disponível em http://www.simventive.com/products.htm Cognitive Tutor Authoring Tools, disponível em http://ctat.pact.cs.cmu.edu/ Auto Tutor, disponível em http://www.autotutor.org/index.htm (versão de demonstração disponível em http ://141.225.42.246/AutoTutorDemo/StartFrame1.htm ) LCSI, Logo Microworlds, disponível em http://www.microworlds.com/por/index.html Elica, disponível em http://www.elica.net/site/index.html Scratch, disponível em http://scratch.mit.edu StarLogo, disponível em http:// education.mit.edu/starlogo/ Discover Babylon, disponível em http://www.discoverbabylon.org/ Sala de Estudo Virtual, disponível em http ://www.deemo.com.pt/deemo.htm Logo Ambientes de Aprendizagem Informatizados Ligações STI EAC