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Sistemas Tutores Inteligentes. Carina Frota Alves. Roteiro. Introdução Ambientes de aprendizagem Softwares CAI Sistemas Tutores Inteligentes Características Histórico Arquitetura básica Considerações finais Referências bibliográficas. Softwares Educacionais. - PowerPoint PPT Presentation
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Sistemas Tutores Sistemas Tutores InteligentesInteligentes
Carina Frota AlvesCarina Frota Alves
RoteiroRoteiro Introdução Ambientes de aprendizagem
Softwares CAI Sistemas Tutores Inteligentes
Características Histórico Arquitetura básica
Considerações finais Referências bibliográficas
Softwares EducacionaisSoftwares Educacionais
Ambientes de aprendizagem interativa– LOGO– Jogos educacionais (WEST e WUSOR)
Softwares CAI (Instrução assistida por computador)
STI (Sistemas Tutores Inteligentes)
Ambientes de AprendizagemAmbientes de Aprendizagem
Idéia geral: Promover o aprendizado enquanto o aluno se diverte
Filosofia Piagetiana
Aprendizagem não é autocontida
LOGOLOGO Seymour Papert, MIT
Programa da “Tartaruga”
Uso de Micromundos
Estudo de geometria
Jogos EducacionaisJogos Educacionais
Ferramenta de ensino eficaz Motiva os alunos
Facilita a comunicação
Exige diversos tipos de conhecimento
WESTWEST Laboratórios da Bolt Beranek & Newman
– John Seely e Richard Burton Filosofia aprendizado por descobertas
orientadas Habilidades aritméticas Estratégias de diagnóstico
Técnicas de IA
O jogo “How the West was won”O jogo “How the West was won”
WUSORWUSORCarr e Goldstein, MIT
Influências do LOGO e WEST
Mundo do Wumpus
Habilidades lógicas e probabilísticas
O jogo do WumpusO jogo do Wumpus
CAI CAI Instrução assistida por computadorInstrução assistida por computador
Filosofia comportamental (behaviourista)
“Livros eletrônicos”
Conhecimento de especialistas
Estratégias pedagógicas
Simplicidade para representar conhecimentos pedagógicos
CAI CAI Instrução assistida por computadorInstrução assistida por computador
Representação estática
Decisões tomadas antes de implementar
Estrutura rígida
Modelo é rejeitado atualmente
Tipos de CAITipos de CAI Softwares de exercício e prática
– estudante adquire habilidades específicas– criticados por especialistas– desenvolvem memorização– permitem estudo no próprio ritmo
Softwares tutoriais– disponibilizam caminhos alternativos– possuem níveis de complexidade– úteis na revisão de um tópico
Softwares baseados em simulação– oferecem maior interatividade– auxiliam o professor– estudantes constróem seu próprio conhecimento
STI STI Sistemas Tutores InteligentesSistemas Tutores Inteligentes
Proporcionam ensino individualizado
Permitem interação ativa
Utilizam técnicas de IA
Abordagem cooperativa
Diferenças entreDiferenças entre CAI x STICAI x STI
CAI STIOrigem Educação ComputaçãoFundamentação teórica Behaviourista Psicologia CognitivistaEstruturação e funções Única estrutura algoritmica
pré-definida, onde o alunonão influi na sequencia deapresentação do conteúdo
Estrutura dividida emmódulos, cuja sequencia édeterminada pelas respostasdo aluno
Estruturação doconhecimento
Algorítmica Heurística
Modelagem do aluno Avaliam a última resposta doaluno, sem considerar suasdúvidas
Tentam avaliar toda ainteração com o aluno
Modalidades encontradas Tutorial, exercício e prática,simulação e jogos interativos
Socrático, ambiente,interativo, diálogobidirecional e guia
Características desejáveis numCaracterísticas desejáveis num STI STI
Ser flexível em todos os níveis
Favorecer exploração de domínios diversos
Possuir inúmeros planos de ensino
Dominar o assunto ensinado
Solucionar situações não previstas
Ter capacidade de reconstruir estados passados
1ª Geração de STI1ª Geração de STI Anos 70 a meados de 80
Objetivo - Explorar técnicas de IA
Enfoque - Representação do conhecimento e granularidade
Características - Sistemas ilustrativos do funcionamento de técnicas de IA
Exemplos - SCHOLAR, WHY, GUIDON
2ª Geração de STI2ª Geração de STI Final dos anos 80 a início dos 90
Objetivo - Aplicação e teste dos STI
Enfoque - Aspectos pedagógicos
Características - Maior escopo do domínio
Exemplos - Geometry tutor e Lisp tutor
3ª Geração de STI3ª Geração de STIInício dos anos 90 ate hoje
Objetivo - Representação, comunicação e conhecimento do aluno
Enfoque - Tecnologias hipermídia
Características - Equipes multidisciplinares
Exemplos - STEAMER, Smithtown economics tutor
SCHOLARSCHOLARConsiderado pioneiro Conteúdo: Geografia sul-americana‘Diálogo misto’ Interface em linguagem naturalDomínio representado por Rede Semântica Método Socrático Não foi muito utilizado
Exemplo de diálogoExemplo de diálogoSCHOLAR: Approx what is the the area of Brazil?Student: 2,500,000 square miles.SCHOLAR: Wrong. Please indicate if the following statement is correct:
the area of Paraguai is approx 47,432 square miles.Student: What is the area of Brazil?SCHOLAR: 3,600,000 square miles. Now answer the question you didn’t
answer before.Student: False.SCHOLAR: Rephase your statement. I can’t understand it.Student: Incorrect.SCHOLAR: Very good! ...
WHYWHYSucessor do SCHOLAR
Conteúdo: Conjunto de processos que ocasionam as chuvas
Tutor trabalha com hierarquias de scripts
Não trata erros dos alunos
Arquitetura BásicaArquitetura Básica
Modelo do estudanteModelo do estudante
Modelo do domínioModelo do domínio
Modelo da interfaceModelo da interface
Modelo do tutorModelo do tutor
Modelo do domínioModelo do domínio Manipula o conteúdo que vai ser ensinado
Provê mecanismos de geração de exemplos
Conhecimento deve ser compatível com raciocínio do estudante
Domínio é modelado segundo uma taxonomia
Usa formalismos de IA para modelar o conhecimento Ex. redes semânticas, frames, scripts, regras de produção
Modelo do estudanteModelo do estudante Representa aspectos do comportamento e
conhecimento do aluno
Deve ser capaz de detectar erros cometidos pelos estudantes
Verifica mudanças no perfil do estudante
Gera processo de diagnóstico
Relações entre os modelos do Relações entre os modelos do estudante e do domínioestudante e do domínio
Modelagem por sobreposição
Modelagem diferencial
Modelagem por perturbação
Modelagem por sobreposiçãoModelagem por sobreposição Técnica bastante simples Conhecimento do estudante é subconjunto do
modelo do domínio Não trata informações fora do modelo do
domínio
Conhecimento do domínio
Modelo do estudante
Modelagem diferencialModelagem diferencial Refinamento do anterior Divide o conhecimento em 2 categorias
– o que o estudante deveria saber– o que não se pode esperar que ele conheça
Modelo do estudante muito restrito
Conhecimento do domínio
Conhecimento esperado do estudante
Modelo do estudante
Modelagem por perturbaçãoModelagem por perturbação Avanço em relação aos outros Conhecimento do estudante vai além do
modelo do domínio Inclui possíveis erros ou falsas concepções do
aluno (biblioteca de erros)
Conhecimento do domínio
Modelo do estudante
Modelo do tutorModelo do tutor Conhecimento pedagógico do sistema
Possui um conjunto de regras
Seleciona conteúdo a ser apresentado
Monitora e critica o desempenho do aluno
Fornece assistência quando solicitado
Estratégias de ensinoEstratégias de ensino Treinamento
– simulação do domínio, muitas vezes em forma de jogos
Socrático– tutor questiona o aluno
Orientador– aluno requisita explicitamente auxílio
Cooperativo– estudante e sistema são agentes que interagem visando trocar conhecimentos
Estratégias de diálogoEstratégias de diálogo Motiva o aluno
Fornece sugestões, questões ou contra-exemplos
Comenta as respostas do estudante
Muda a abordagem usada
Modelo da InterfaceModelo da Interface Único componente que interage diretamente com o estudante
Papel crucial em sistemas interativos
Tempo de resposta razoável
Visual interessante
Representação clara
Fácil de usar
Considerações finaisConsiderações finaisSTI são uma poderosa ferramenta no processo de
ensino-aprendizagem
Existem dificuldades de difusão dos STI Interdisciplinaridade
Inexistência de uma teoria geral
Sistemas caros e complexos
Referências BibliográficasReferências Bibliográficas Wenger, E Artificial Intelligence and Tutoring Systems, Morgan
Kaufmann Publishers,inc. 1987
Tedesco, P.C.A.R SEI - Sistema de Ensino Inteligente, Tese de Mestrado, DI - UFPE, junho/1997
Nunes, M.G.V Takehara, R.S Mendes,M.D.C A Network-Based Model for Intelligent Tutoring Systems, X SBIA, Porto Alegre, 1993
Viccari, R.M Giraffa, L.M.M Sistemas Tutores Inteligentes: abordagem tradicional x abordagem de agentes, Tutorial apresentado no XIII SBIA, Curitiba, 1996