Prof. Dr. J.M.O.Parente Curriculum and Instruction in Automated Tutors Henry M. Halff CT-282 –...

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Curriculum and Instructionin Automated Tutors

Henry M. Halff

CT-282 – Tutores Inteligentes

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Este seminário foi feito com base no Capítulo 04 do Livro Fundations of ITS [Polson e Richardson], escrito por Henry

M. Halff

Apresentado por

Eliane S. Ramos29 de março de 2005

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ITSTutores podem usar diferentes técnicas instrucionais, entretanto eles devem exibir as três características abaixo:

1) Um tutor deve exercitar algum controle sobre o currículo, a qual é a seleção e sequência do material a ser apresentado;

2) Um tutor deve ser capaz de responder aos estudantes sobre o assunto;

3) Um tutor deve ser capaz de determinar quando estudantes precisam de ajuda, precisam praticar uma habilidade e qual tipo de ajuda é necessário

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Currículo x Instrução

Currículo é a seleção e a seqüência da matéria a ser apresentada aos estudantes.

Instrução é a demonstração atual do material ao estudante, ou seja, o que está sendo ensinado.

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Natureza da Aprendizagem

• Poucos avanços para educadores ou projetistas instrucionais que dirigem-se para livrarem-se de conhecimentos não apropriados em algum momento que eles semeiam conhecimento útil.

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Natureza do Ensino

De que modo mecanismos individuais gerenciam o aprender no ambientes e outros diferentes ambientes.

Ambiente Instrucional são elementos do ITS que auxiliam o que o aprendiz está

fazendo, ou seja, situações, atividades e ferramentas fornecidas pelo sistema para

facilitar a aprendizagem.

A comunicação é um aspecto importante dos tutores. É importante entender a instrução não somente do ponto de vista da teoria da aprendizagem, mas também como um processo de comunicação.

Rever as estratégias pedagógicas.

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A Natureza do Assunto da Matéria

Tutores Expositores

Tutores Procedimentais

• Interessados em conhecimento factual;

• Habilidades inferenciais;

• Contam com o Conhecimento Declarativo.

• Ensinam habilidades e procedimentos que tem aplicação exterior da situação do tutorial;

• Apresentam exemplos de habilidades para solução de problemas com propósito de testar e praticar.

Conduzir o conhecimento

declarativo na forma de um conjunto de fatos

apropriadamente organizados.

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CURRÍCULOO problema do currículo é dividido em dois:

–Formular a representação do material;–Seleção e Sequência dos conceitos.

Requer um módulo especialista adequado e um propaeutics;

O conhecimento necessário para aprendizagem, mas não para o desempenho proeficiente.

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Propaeuditcs: Representando conhecimento para Instrução

Estratégia: adotar um modelo especialista como a representação do material a ser ensinado.

Fundamento para Estratégia: aprendizagem envolve aquisição progressiva de estruturas cognitivas que suportam o desempenho especialista.

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Propaeuditcs: Representando conhecimento para Instrução (cont.)

• Característica– São gerenciáveis com a pesquisa cognitiva disponível para estudantes;

– Fazem as bases funcionais de procedimentos usados no exercício da habilidade.

• São úteis para:– Relacionar teoria e prática;

– Justificar, explicar e testar soluções de problemas possíveis;

– Como um método para estratégia de solução de problemas;

– Como estratégia para gerenciamento de memórias trabalhando durante estágios intermediários da aprendizagem.

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Seleção e SeqüênciaTutores Expositores Tutores Procedimentais

• Evidência na seleção e seqüência da matéria.Tutores expositores: Foco, coerência e cobertura do assunto em uma ordem que apoia a recuperação dos atrasos dos conceitos ensinados.Tutores Procedimentais: ordenar as sub-habilidades das habilidades alvo e selecionar exercícios e exemplos para refletir essa ordem.

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Seleção de tópicos em tutores expositores

Tratam de duas origens de restrições:1. Um grupo de restrições surge da matéria

• seleção de tópicos para manter a coerência e conduzir a estrutura do material

2. Um segundo grupo vem do contexto da tutoria.• Seleção de tópicos ou fatos para discussão devem refletir a

reação do estudante para eventos da tutoria anteriores.

Métodos usados para construir currículos que reflita a estrutura da matéria são assuntos de muita pesquisa

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Web Teaching x Web Learning• Web Teaching => estrutura de conceitos gerais que é

ancorado na existência do conhecimento e que serve para suporte mais detalhado do conhecimento.

– É uma estrutura estática para o currículo» Não trata, por exemplo, quando o currículo poderia ser

redirecionado como o resultado de algumas questões antecipadas do estudante.

» Não utiliza um mecanismo poderoso para formular e reformular o currículo dentro do contexto dinâmico das situações de tutoria.

• Web Learning = estudantes desenvolvem estruturas cognitivas que refletem o currículo.

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Exemplo de aplicação web teaching

• Tutor MENO-TUTOR que utiliza meta-regras

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Exercícios e Exemplos em Tutores Procedimentais

Habilidades procedimentais são quase sempre ensinadas a partir de exercícios e exemplos

Como escolher corretamente a sequência correta dos exercícios e exemplos?

A escolha poderia ser dita por um modelo de aprendizagem?

Pesquisas nessa área sugeriram diversos padrões:

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Padrão Manageability

Todo exercício poderia ser resolvível e todo exemplo poderia ser compreensível para estudantes os quais completaram as parte anteriores do currículo.

Gagné e Briggs (1979): análise de habilidades a serem ensinadas em uma hierarquia de pré-requisitos dos objetivos instrucionais.

Estrutura fine-grain: confia na taxonomia para característica cognitiva de objetivos instrucionais e regras que constroem lições baseadas na classificação de cada objetivo da taxonomia.

Isola cada objetivo a ser ensinado. Permite o estudante priorizar cada objetivo e ensina primeiro os pré-requisitos.’

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Padrão Transparência Estrutural• Propõe que o currículo é a forma de comunicação com

o estudante, na qual a sequência de exercícios e exemplos dizem ao estudante alguma coisa do assunto da matéria.

• A comunicação tem 2 componentes:– Como derivar uma sequência de exercícios e exemplos da

estrutura e conteúdo do procedimento sendo ensinado;

– Explicar como um estudante pode enterpretar a sequência na ordem para aprender alguma coisa sobre o procedimento.

• Princípio da indução de estratégias para solução de problemas.

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Padrão da Individualização

Exercícios e exemplos poderiam ser escolhidos para adequar o modelo de habilidades e fraquezas que caracteriza o estudante no momento que o exercício ou exemplo é escolhido.

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INSTRUÇÃO

Métodos Instrucionais que um tutor deve usar para distribuir o currículo

Esses Métodos Instrucionais dependem do conteúdo do curriculo.

Tutores expositores usam o diálogo como método principal.

Tutores orientados através de habilidades procedimentais utilizam exemplos e exercícios para desenvolver estas habilidades.

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Método Instrucional: Diálogo

Devem ser planejados para transformar os objetivos instrucionais em resultados.

Collins e Stevens (1982), definiram 3 tipos de objetivos:

1. O ensino de fatos e conceitos;

2. O ensino de regras e relações funcionais;

3. O ensino de habilidades para distribuição destas regras.

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MODELAGEM INSTRUCIONAL

É o uso de exemplos trabalhados ou práticas orientadas.

É um veículo para introduzir estudantes a procedimentos que eles devem aprender.

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Respondendo Questões

• Função do tutor humano;

• É uma expectativa em tutores automatizados;

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Intervenção do Tutorial

• Necessário para manter o controle da situação tutorial e proteger estudantes da aprendizagem não apropriada ou incorreta.

• Impede o estudante de explorar caminhos que não são instrucionalmente utilizados.

• Condições para intervenção:– Model tracing– Issue-based tutoring

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Intervenção do Tutorial: Model Tracing

Chamada para intervenção quando o estudante perde o caminho para a solução conhecida.

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Intervenção do Tutorial: Issue-based Tutoring

Chamada para intervenção do tutorial somente quando o tutor pode fazer uma identificação positiva de uma ocasião particular para intervenção.

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Pesquisas e Práticas em Tutores Automatizados

• Tutores automatizados e projetos instrucionais• Sugestões de pesquisa para projetos instrucionais• Teorias de Aprendizagem e Instrução• Pesquisas sugeridas em aprendizagem e instrução• Modularidade: A independência do conhecimento

instrucional e do domínio.• Tutores que devem aprender para ensinar.

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Teorias de Aprendizagem e Instrução

• Muitos dos problemas que afligem o Desenvolvimento de Sistemas Instrucionais (ISD) ocorrem porque eles carecem de fundamentos de uma teoria de aprendizagem precisa.

• Ou seja, não existem mecanismos que dirigem uma interpretação do estudante da apresentação particular.

• A solução seria a descoberta de normas de aprendizagem que especificam estes mecanismos

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Por que não existem tutores automatizados que podem trabalhar com o modelo de aprendizagem do estudante?

Resposta: Nível de complexidade 1: cognição

Normas de aprendizegem não aplicadas a observência do estímulo e respostas.

Nível de complexidade 2: natureza da comunicaçãoNeste caso, normas de aprendizagem são descrições incompletas das situações instrucionais. Necessário é uma junção da teoria de como instruções são formuladas para o tutor e como ele é interpretado pelo estudante..

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Pesquisas sugeridas em aprendizagem e instrução

Tutores automatizados requerem mecanismos segundo os quais tutores realizam (ou não) suas eficiências.

Cada mecanismo deve levar a normas de aprendizagem ou podem apelar para teorias complexas de comunicação entre tutor e estudante.

Níveis de pesquisa: Teorias de aprendizagem humana e modelos de máquinas para estas teorias.

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Tutores que devem aprender para ensinar

• O objetivo de muitas pesquisas em STI é a representação de sucesso do ensinamento de conhecimentos e suas implementações na máquina.

• No mínimo 2 esforços nestes campos são investigados dentre as possibilidades que esses tutores poderiam, em si mesmos, aprender e ensinar.

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Tutores que devem aprender o material

• O modelo especialista deve ser muito competente e preferencialmente, ser mais competência que o estudante.

• Situações comuns:1. O estudante conhece pouco ou nada sobre o domínio e

o Tutor conhece tudo ou quase tudo a ser ensinado.

2. Ensino Socrático: estudante tem um conhecimento pequeno do domínio e uma boa quantidade de misconceptions. O tutor é mestre no assunto.

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Tutores que devem aprender o material

3. O tutor tem pequena vantagem sobre o estudante, seus conhecimentos (estudante x tutor) são quase o mesmo.

Comunicação entre tutor e aprendizneste caso é muito ruim, pois o tutor conduz suas deficiências ao aprendiz.

4. O estudante é mais competente que o tutor.

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Tutores que devem aprender para ensinar

(Kimball, 1982) melhorou suas técnicas através de refinamentos sucessivos, em seus modelos do estudante.

(O’She, 1982) usou procedimento testa-e-faz para tirar noções comuns sobre técnicas de ensino.

É duvidável que um tutor possa ensinar para aprender.

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Considerações Finais

Existem teorias instrucionais e ferramentas que apoiam essas teorias para a construção de tutores inteligentes.

Entretanto assuntos associados a Currículos e Instruções em STI são ainda não resolvidos.

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Bibliografia

POLSON, Martha C., RICARDSON, J. Jefrey, Fundations of Intelligent Tutoring Systems, LEA. 1988