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  • Adaptive Path 29 October 2001 Confidential · ©2001 Adaptive Path, LLC · 2443 Fillmore Street #404 · San Francisco, California 94115
  • Adaptive Path 29 October 2001 Confidential · ©2001 Adaptive Path, LLC · 2443 Fillmore Street #404 · San Francisco, California 94115

Transcript

  • 1. Aspectos de interação humano computador na aprendizagem de estruturas aditivas Estudo de caso sobre scaffolding em interface de educativas
  • 2. Campo Conceitual
  • 3. Teoria dos Campos Conceituais
    • Para esse autor “Um campo conceitual pode ser definido como um conjunto de situações cujo domínio requer uma variedade de conceitos, de procedimentos e de representações simbólicas em estreita conexão” (p. 84).
  • 4. Conceito
    • (a) As situações-problema
      • são textos com estórias, dentro das quais são inseridos os problemas matemáticos.
    • (b) Os invariantes operatórios
      • são proposições sobre o domínio matemático representado textualmente na situação-problema.
    • (c) As formas de representação
      • contribuem para a percepção dos invariantes.
  • 5. Situações Transformação Comparação Composição A redor da mesa estão sentados 28 pessoas. Sabendo que 13 são mulheres, quantos são os homens? Eu tenho 13 livros, você tem 20. Quantos livros você tem a mais do que eu? Ao final do dia Maria percebeu que tinha 25 bombons. Sabendo que ela deu 12 bombons a seu irmão. Quantos bombons Maria possuía?
  • 6. Estilos de interação
    • Feedback
  • 7. Behaviorista
    • Estimulo
    • Punição
  • 8. Manipulação Direta
  • 9. Construtivista
    • Zoombinis
    • Simuladores Lego
      • LDraw
      • LegoCAD
    • Simuladores
      • Modellus
      • Physics Teacher
  • 10. Companions
  • 11. Tutores
  • 12. Scaffolding
    • O Scaffolding é uma retirada gradual do controle do adulto e da sustentação, permitindo uma internalização paulatina desse controle pelo indivíduo menos desenvolvido no domínio.
  • 13. Scaffolding
    • O termo Scaffolding proposto por Bruner na década de 70 foi, inicialmente, usado para referir-se a um processo de sustentação interacional entre pessoas, com freqüência no diálogo de adulto com crianças.
  • 14. Objetivo
    • Projetar um estilo de interação do tipo Scaffolding para propor um conjunto de formas de ajuda em uma interface educativa para ensino de estruturas aditivas
  • 15. Método
    • Análise de sistemas relacionados
    • Design participativo
      • Usuários ou participantes
    • Análise Instrumental
  • 16. Design Participativo (1) Explicação sobre as estruturas aditivas (2) Explicação sobre o protótipo em papel (3) Resolução de uma situação problema em voz alta (4) Assistir ao vídeo gerado (5) Entrevista semi-estruturada focal para coleta das proposições: teorema em ato e regras de ação (6) Entrevista de pós-teste Resolução de quatro situações problema Tabela 1. Perfil de usuário. PG : Pós-Graduação, MA: Matemática, MG: Magistério EF: Ensino Fundamental, PU: Pública, P: Particular Usuários 01 02 03 04 05 Sexo M F M F F Idade 45 30 48 30 35 Escolaridade PG 2° Grau PG PG PG Formação MA MG MA MA MA Séries em que leciona EF EF EF EF EF Tipos de Escola P PU P P P
  • 17. Ajudas possíveis Tipo de Ajuda Fonte Exemplo na nossa pesquisa Questionamento Agente Diagnóstico, AnimaWatch Tem certeza que o valor quatro corresponde ao estado inicial? Fornecer dica ou pista Agente Diagnóstico, AnimalWatch Dar explicação textual Agente Diagnóstico Tem certeza de que o número relativo está correto ? O número relativo é apresentado da seguinte forma: +2 ou -2 Uso de Material concreto AnimalWatch, Wayang Outpost Mostrar o modelo construído Ecolab
  • 18. 0. Fazer várias xícaras de chá 1. Ferver água 2. Pegar bule vazio 3. Fazer o chá 4. Aguardar 4 ou 5 minutos 5. Servir o chá 1.1 Encher a chaleira 1.2 Colocar no fogão 1.4 Esperar ferver 1.5 Desligar o gás plano 0 . 1 ao mesmo tempo, se bule cheio 2 então 3 - 4 após 4 ou 5 minutos 5 5.1 Colocar leite na xícara 5.2 Encher a xícara com chá 5.3 Colocar açúcar 3.1 Abrir o bule 3.2 Colocar folhas do chá no bule 3.3 Colocar água fervente 5.3.1 Perguntar se quer açúcar 5.3.2 Adicionar açúcar a gosto 1.3 Ligar o gás plano 1. 1.1 – 1.2 – 1.3 – 1.4 quando a chaleira ferver 1.5 plano 3. 3.1 – 3.2 – 3.3 plano 5.3 5.3.1 – se aceito 5.3.2 *
  • 19. Níveis de Análise da Ação
  • 20. Análise do Desenvolvimento
  • 21. Análise da Ação Instrumental
  • 22. Perguntas
      • Qual a influência da interface sobre o plano de ações executado pelo usuário?
      • Qual a relação entre as regras de ação e os teoremas-em-ato mobilizados pelo usuário durante a resolução da tarefa?
      • Que padrões de relação entre o estilo de interação utilizado nas ações e os teoremas-em-ato?
  • 23. Resultados esperados
    • Requisitos funcionais advindos da análise dos sistemas relacionados
      • Formas de ajuda utilizadas em sistemas similares
    • Requisitos não funcionais advindos da análise instrumental sobre os protocolos verbais
  • 24. Resultados
  • 25. Ricardo tem 6 anos, Carlos tem 4 anos a mais do que ele. Quantos anos tem Carlos? Sujeito 3 Idade 45 Formação Pós-graduação Tarefa Comparação de medidas Computador C Pesquisador P C: Escolha no menu a legenda correspondente a operação S3: Composição (Clicou em Composição). (errou na identificação do tipo de problema). C: Tem certeza de que é uma junção entre duas quantidades? Clique em ok para tentar novamente. S3: Ok (Clicou em Ok). C: Escolha no menu a legenda correspondente a operação. S3: Mas é composição (Clicou em Composição). C: Tem certeza de que é uma junção entre duas quantidades? Clique em ok para tentar novamente. S3: Se Ricardo tem 6 anos e Carlos tem 4 anos a mais, a resposta é dez. Não é uma composição? (Clicou em composição). C: Tem certeza de que é uma junção entre duas quantidades? Clique em ok para tentar novamente (faltou aqui a dica).
  • 26. Exemplo de codificação dos protocolos verbais Etapa ou passo Tarefa C/E Instrumento Função do artefato Objeto T. e A. Organização Artefato 1 Identificar o tipo de problema proposto pela interface F O usuário utiliza o mouse; orienta-o na direção do menu de categorias; posiciona em cima do artefato adequado; e, usando o Point and click e seleciona a legenda que representa uma transformação de uma medida. Forma de representação da categoria Comparação da barra de tarefas Representar a categoria Comparação OBJ8. Inv_4 2 Mostrar Feedback do tipo questionamento C Uma vez percebido o erro, o computador exibe uma mensagem de informação Label ou rótulo (campo texto que não pode ser modificado pelo usuário Mostrar mensagem
  • 27. Entrevista semi-estruturada focal P: Por que você escolheu composição para esse problema? S3: Porque estamos trabalhando com duas quantidades de mesma natureza, no caso a idade de Carlos e Ricardo. P: Após receber a mensagem do computador “Tem certeza de que é uma junção entre duas quantidades?”, você continuou optando pela composição. Como você explicaria isso? S3: Porque, no problema, eu estou juntando a idade de Ricardo com os 4 anos que Carlos tem a mais. Então, seria uma junção de duas quantidades. A mensagem então reforçou minha opção pela composição. P: A mensagem então não o ajudou a entender o erro? S3: Ela apenas me disse que estava errado, mas não dizia por que. Ela poderia explicar o significado da composição, para que a pessoa entendesse o que está errado. P: Após receber a mensagem do computador que sugeria a presença de uma referência no problema, você optou pela comparação. Como você explicaria isso? S3: A mensagem ajudou, mas não esclareceu a minha dúvida sobre porque a escolha da composição estava errada.
  • 28. Invariantes ou Teoremas em ato verdadeiros Valor Identificação Descrição Conceito V Inv_1 As partes formam o todo Composição V Inv_2 A soma das quantidades gera um valor que corresponde à cardinalidade do todo. V Inv_4 Uma medida inicial se transforma, dando origem a uma nova medida. V Inv_5 Um número pode representar o estado inicial da medida. V Inv_6 Um número pode representar o estado final da medida. V Inv_7 A transformação aplicada a uma medida pode ser expressa por um número. V Inv_8 A transformação aplicada a uma medida é obtida pela diferença entre o estado final e o estado inicial da mesma. V Inv_9 O estado inicial em um problema de transformação pode ser obtido a partir da aplicação da transformação inversa ao estado final da medida.
  • 29. Regras erradas Identificação Descrição REG1 Um número relativo pode ser representado sem sinal. REG2 O elemento desconhecido da composição deve ser sempre posicionado no quadrado que representa o todo da composição. REG3 O cardinal que representa o referendo de uma comparação deve ser posicionado no circulo que representa o número relativo. REG4 O cardinal do referente deve ser posicionado no modelo no quadrado que corresponde ao referido REG5 O cardinal do número relativo pode ser posicionado no modelo no quadrado correspondente ao referido
  • 30. Visualização Ricardo tem 6 anos, Carlos tem 4 anos a mais do que ele. Quantos anos tem Carlos? Invariante Chave: M2 = M1 + R
  • 31. Erros, ajudas e ações Tentativa Categoria Erros cometidos N° total de passos N° de feedbacks N° de passos realizados pelo computador 1 Composição de Medidas Nenhum 09 0 1 2 Transformação de Medidas Erro de categorização; erro de posicionamento; erro de sinal 22 8 2 3 Comparação de Medidas Erro de posicionamento 11 2 1 4 Transformação de medidas Nenhum 09 0 1
  • 32. Guidelines
  • 33. Guidelines
    • Os artefatos utilizados para representar um problema em resolução apresentam, em sua maior parte, componentes que representam cardinais de números e números relativos.
    • As setas horizontal e vertical, bem como a chave, representantes das categorias de situações-problema, não são manipulados pelo usuário durante a execução da tarefa.
    • A inserção desses componentes na interface acontece de maneira automática.
    • Assim que o usuário escolhe a categoria, o computador automatiza a tarefa de inserção das chaves e das setas.
  • 34. Guidelines
    • A Teoria dos Campos Conceituais e da Análise Instrumental permitiram criar um modelo de interação para interfaces educativas
    • As situações interativas foram construídas com base nas formas de representação do conceito, no estilo de interação adotado na interface e no relacionamento entre a dimensão material e a dimensão cognitiva da tarefa.
    • A interação deve proporcionar ao usuário oportunidades para que ele verifique a veracidade, ou não, de suas hipóteses sobre as ações em execução
    • Deve influenciar, positivamente, o curso da tarefa, bem como ao longo da sequência das situações interativas expostas a ele.
  • 35. Guidelines
    • Os resultados encontrados aqui se coadunam com os presentes na literatura na medida em que coloca o processo interativo como ponto central em um proposta de aprendizagem construtivista;
    • Entretanto eles avançam em relação aos sistemas correlatos, ampliando o contexto da interação por meio da adição de informações sobre a dimensão cognitiva, especificamente relacionada ao uso de um determinado estilo de interação.
    • Ou seja, no contexto da interação, foram acrescidos elementos, que revelam a associação entre o uso da interface e os teorema em ato mobilizados pelos usuários.
    • A Análise instrumental, nas suas dimensões material e cognitiva tornou possível encontrar alguns padrões que serão utilizados para propor um modelo de interação baseado em um Sistema Multiagente (SMA)
  • 36. Guidelines
    • Os resultados da são preliminares; entretanto eles refinam e ampliam a maneira como um Sistema Multiagente pode ser planejado. Tendo o contexto ampliado, a tomada de decisão sobre os diversos aspectos envolvidos na interação, tanto entre a interface e o usuário quanto entre os agentes, será mais ajustada ao contexto. De posse dessas novas informações:
      • é possível decidir sobre quais as situações interativas seriam mais apropriadas para determinados usuários, segundo o critério de classificação sugerido para as situações e para os usuários.
    • A identificação dos invariantes das situações interativas favorece a classificação dessas ações .
    • Têm-se indicativos sobre quais os elementos da forma de representação poderiam ser manipulados a fim de favorecer a emergência de outros invariantes operatórios .
      • Esse conhecimento contribui para a tomada de decisão sobre quais tarefas da situação interativa podem ser automatizadas pela sociedade de agentes e quais aquelas cuja automatização compromete a emergência de T. e. A.
      • também contribui para a tomada de decisão sobre quais as tarefas de mouse são mais apropriadas para a emergência de T.e.A.
      • contribuem para a proposição de um modelo para fazer a retirada gradativa dos feedbacks.
  • 37. Requisitos do Comportamento Ações do usuário Objetivos do SMA O usuário inicia a resolução de problemas O tutor deve observar o usuário. O usuário erra. O tutor deve conhecer a forma correta de resolução. O tutor deve deliberar sobre como oferecer ajuda. O tutor deve conhecer as necessidades do usuário. A sociedade de agentes deve possuir um tutor mais experiente, que conheça melhor os usuários. O tutor mais experiente deve fazer sugestões com base no conhecimento do contexto (tarefa + usuários) O tutor deve possuir um conjunto de formas de ajuda. O tutor deve tratar o não determinismo do ambiente. O tutor deve perceber essa evolução e oferecer menos ajuda, num processo de retirada gradativa da ajuda; observando as necessidades específicas de cada usuário.
  • 38. Gérard
  • 39. Interfaces Síncronas MicroMundos
  • 40. Best Master Degree Award @ SBC’ SBIE 2007
  • 41. Referências
    • QUEIROZ, A. E. M. ; GOMES, A. S. . Efeitos da manipulação direta reflexiva na resolução de problemas sobre estruturas aditivas. Revista Brasileira de Informática na Educação, 16 (1-15) 2008.
    • QUEIROZ, A. E. M. ; GOMES, A. S.; QUEIROZ, S. ; GOMES, C. R. A.Effects of diagram constructions and Scaffoldings in interactive educational interface for elementary school teachers training, ACM’SAC, 2011.
  • 42. Muito agradecido! Este documento está sujeito a copyright . Todos os direitos estão reservados para o todo ou partes do documento. Em particular, os direitos de tradução, reprodução, reuso de figuras, citações, reprodução de qualquer forma, armazenagem em sistemas de informação, inclusive na Web, estão sujeitas a autorização prévia por escrito do autor. © UFPE 2009-2010 O uso de nomes registrados, marcas, figuras de outras publicações etc. neste documento não implica que estes objetos deixam de estar sujeitos às leis de proteção da propriedade intelectual aplicáveis. Portanto, mesmo sem indicação explícita, esses objetos não estão disponíveis para uso livre.