Ambientes de ensino aprendizagem apoiados por computador e redes

Liane Tarouco

PGIE

UFRGS

Evolução

Evolução do cenário

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

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 tradicionais

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 info-tatics) 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

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

 

 

 

–  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

 

Internet e a Educação

•      Novas possibilidades, desafios e incertezas no processo de ensino-aprendizagem.

 

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?

Educação via WWW

•      Colocar informação do WWW é relativamente fácil mas isto pouco pode ter a ver com educar

Interações via WWW

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.

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 armazenamento de memória

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

•      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 ensino-aprendizagem

•      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

 

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

 

 

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

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