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