Henri Frederico Eberspächer

Celso Antônio Alves Kaestner

{henri, kaestner}@{rla01.pucpr.br}

Departamento de Informática

LAMI, Laboratório de Mídias Interativas

PUC PR, Pontifícia Universidade Católica do Paraná

Este artigo apresenta considerações sobre uma maneira de se utilizar multimídia e hipermídia em sistemas educacionais e de treinamento e também apresenta a implementação de um sistema de autoria com base nesta integração. O objetivo é relacionar a arquitetura clássica de Sistemas Tutores Inteligentes com uma arquitetura adaptada para o uso da hipermídia, apresentando as principais características envolvidas na construção de uma ferramenta de autoria, que disponibiliza dois ambientes: o de Autoria e o de Treinamento. Também é apresentada uma seção típica de aplicação da ferramenta descrita.

1. Introdução

A utilização da multimídia e da hipermídia com objetivos educacionais e de treinamento vem se caracterizando como uma das grandes áreas de pesquisa e aplicação da informática no dia-a-dia das pessoas e empresas (Shultz, 1992 e Woolf, 1995).

A multimídia contribui decisivamente para a qualidade dos sistemas tutores, pois quando a informação apresentada envolve muitos dos sentidos do aprendiz (de maneira multissensorial, integrada, intuitiva e interativa (Eberspächer, 1998)) ela é retida por mais tempo. Cabe citar que as pessoas retêm aproximadamente 25% daquilo que ouvem, 45% daquilo que vêem e ouvem, e 70% daquilo vêem, ouvem e fazem (Schank, 1994).

A interatividade também é fundamental, pois conduz o aprendiz a uma atitude dinâmica, transformando-o num elemento ativo que manipula os recursos na seqüência e velocidade desejados (Floyd, 1983), o que contribui para um aprendizado mais eficiente.

Uma ótima maneira de aumentar o nível de interatividade é a aplicação da hipermídia, que além de explorar os diversos sentidos do aprendiz também fornecem o potencial de uma navegação não-linear, onde o usuário dispõe de flexibilidade para determinar o fluxo de apresentação das informações, não vinculado a uma cadeia seqüencial de conteúdos que foram hierarquicamente construídos (Martin, 1992).

Os sistemas multimídia de treinamento envolvem diversos modelos de aplicativos, designados de diversas maneiras, entre estes: CBT (Computer-Based Training), CAI (Computer-Assisted Instruction), CAL (Computer-Assisted Learning) e CBL (Computer-Based Learning) (Ragusa, 1997), cujas abordagens se diferenciam conforme a tendência educacional adotada.

Com a aplicação de técnicas de Inteligência Artificial, é possível elaborar programas onde as lições são apresentadas independentemente dos procedimentos de ensino, que são denominados ICAI, Intelligent Computer Assisted Instruction (Rickel, 1988). Mais recentemente, passou-se a utilizar para os sistemas ICAI a denominação Sistemas Tutores Inteligentes ou ITS, Intelligent Tutoring Systems. (Kaplan e Rock, 1995).

Para aumentar a disponibilidade de treinamento via ITS, é necessário reduzir substancialmente o seu tempo de desenvolvimento e a sua forte dependência em relação a conhecimentos de Inteligência Artificial (Eberspächer e Kaestner, 1997). Isto pode ser conseguido através do desenvolvimento de sistemas geradores de ITS (Begg, 1987) denominados de IAS, Intelligent Authoring System.

Neste artigo serão apresentadas considerações sobre a construção de um IAS, ou seja, uma ferramenta de autoria que permita a criação de Sistemas Tutores Inteligentes baseados em hipermídia, sem a necessidade de programação explícita em IA, multimídia ou hipermídia. Ressalta-se que o tutor gerado é que irá possuir um "comportamento inteligente" e que a ferramenta de autoria não é um assistente inteligente.

2. Arquitetura do Sistema de Autoria

A Figura 1 mostra um diagrama de blocos para o sistema desenvolvido (Eberspächer e Kaestner, 1997), que é uma particularização para as necessidades do sistema de autoria e manipulação da hipermídia. Nele é possível identificar o Módulo de Autoria, que possui um Editor de Páginas e Recursos através do qual o autor/instrutor elabora sua aplicação ITS, e o Módulo de Treinamento, responsável pela execução da aplicação gerada no contexto da navegação ativa (e monitorada) do usuário/aprendiz.

Figura 1 - Arquitetura do sistema de autoria.

O Módulo de Autoria interage diretamente com o autor - que normalmente é o instrutor responsável no domínio da aplicação, na montagem do tutor. Este processo consiste em descrever as redes de hipermídia e de conhecimento, determinando os relacionamentos entre os tópicos, sua disposição, quais arquivos serão necessários para geração do ITS e outros dados relevantes.

A montagem da aplicação ITS envolve também a especificação dos métodos de avaliação que perfazem o acompanhamento do aprendiz, e determinam o monitoramento da navegação durante o treinamento dinamicamente reposicionado (baseado no paradigma Computer Coaching (Burton e Brown, 1982)). Esta é a parte do Módulo Pedagógico construída no Módulo de Autoria.

O Módulo de Treinamento é formado pelo Modelo do Aprendiz e pela parte do Módulo Pedagógico responsável pelo acompanhamento das atividades instrucionais do usuário.

A Interface envolve:

• para o Módulo de Autoria: um editor MDI (Multiple Document Interface) para páginas hipermídia, seus recursos de multimídia e de avaliação, no processo de autoria de uma aplicação ITS;
• para o Módulo de Treinamento: um navegador hipermídia que suporte todos os recursos existentes e que concretize o cenário de aprendizagem na interação com o aprendiz.

1. Módulo de Autoria

O autor/instrutor deve determinar quais os principais aspectos que deverão ser dominados pelo aprendiz para que ele atinja um nível considerado aceitável na prática da habilidade de domínio da aplicação ITS desejada. Cada aspecto deve possuir uma definição textual, denominada Conceito, e um ou mais Exemplos. Os aspectos selecionados pelo autor são apresentados ao aprendiz na forma de Tópicos - entidade conceitual que abriga a página hipermídia com seus recursos. O Conceito é uma abstração definida textualmente enquanto o Exemplo é uma realização concreta baseada nos recursos multimídia disponíveis.

Cada tópico pode conter informações sobre um ou mais aspectos. A ordem em que os tópicos serão apresentados ao aprendiz será baseada na navegação não-linear que este faz sobre a rede hipermídia composta pela ligação dos tópicos através dos links (Luther, 1994).

São disponibilizados dois tipos básicos de links (Eberspächer, 1998):

• jump: é aquele onde a transição entre os tópicos é feita por completo, de maneira que ao final da transição somente o novo tópico está visível;
• pop-up: o novo tópico é apresentado ao usuário numa janela sobreposta à antiga. Quando o usuário executar um evento de navegação, a janela é fechada e o tópico antigo volta a ser apresentado.

Uma rede semântica é implicitamente construída à medida que o instrutor monta uma seqüência de tópicos na aplicação: ela é a realização conceitual da rede hipermídia, com relações de transição nos links. Os Conceitos devem ser definidos textualmente e podem conter links para outros tópicos. Os Exemplos serão exibidos através dos recursos de multimídia disponíveis no sistema.

A configuração básica de um aplicativo tutor gerado na ferramenta de autoria proposta é apresentada na Figura 2 (cuja sintaxe adotada na descrição é uma adaptação livre da metalinguagem BNF).

Figura 2 – Descrição geral de um aplicativo tutor.

A transição entre tópicos pode ter restrições na forma de pesos. Isto significa que o instrutor pode impor condições mínimas para que o aprendiz tenha acesso um certo tópico. O controle do acesso aos tópicos durante um treinamento é feito com a habilitação ou não dos links, de acordo com o Modelo do Aprendiz. O gerenciamento das habilitações é feito pelo Módulo Pedagógico.

1. Seção Típica de Autoria

Para ilustrar o funcionamento do programa correspondente ao Módulo de Autoria, desenvolveu-se um exemplo genérico. A Figura 3 mostra o ambiente de autoria logo após a criação de um novo projeto (cujo arquivo de projeto é "Tutor exemplo para artigo.its"). Podem ser visualizadas duas páginas (pagini.rtf e pagfim.rtf) que correspondem às páginas inicial e final, que são obrigatórias na construção da rede hipermídia do tutor (esquematizada à Figura 3).

Figura 3 - Ambiente do Módulo de Autoria, após a criação de um novo projeto.

À Figura 4 é exemplificado o momento da criação de um link para outra página (tipo jump), onde a página atual é a inicial, e a destino é a página com o título "Utilizando recursos sonoros" (que fora criada anteriormente, porém não referenciada).

Figura 4 - Janela de diálogo para inclusão de um link para uma nova página.

Após a criação de algumas páginas, com alguns links para páginas e/ou recursos, pode-se visualizar o ambiente de autoria com as janelas de edição de cada uma, dispostas lado a lado (função disponibilizada no menu janela), conforme apresentado na Figura 5.

Figura 5 - Ambiente do Módulo de Autoria, com algumas páginas criadas.

A Figura 6 exemplifica a criação de um link para um recurso (tipo pop-up), no caso para uma imagem, onde o autor dispõem de ferramentas para visualizar e escolher algum arquivo gráfico (os formatos suportados são: ICO, BMP e WMF).

As janelas de diálogo para incluir Vídeo (formato AVI) e Áudio (formatos WAV e MID) são construídas de forma similar e o link para explicação abre uma janela para a digitação das informações que serão exibidas ao aprendiz quando da consulta deste tipo de recurso.

Figura 6 – Janela de diálogo para inclusão de um link para imagem.

Em qualquer momento da construção de um tutor, o autor pode visualizar o conjunto de links construído através da ferramenta "Gerenciador de Links", que mostra o texto, a pagina fonte, o destino (título de outra página ou nome do arquivo de recurso multimídia) e o tipo do link (que pode ser: página, áudio, vídeo, imagem, explicação). A Figura 7 mostra o Gerenciador de Links num momento de construção do tutor exemplo.

Figura 7 – Gerenciador de links mostrando a situação da rede hipermídia.

1. Módulo de Treinamento

Para que o treinamento seja possível, é necessário em primeiro lugar possuir um Modelo do Aprendiz. Nada melhor do que representá-lo também em função da rede semântica definida paralelamente à montagem da aplicação ITS. Assim, o mapeamento do conhecimento do aprendiz é feito diretamente por recobrimento entre a rede hipermídia e de conhecimento com o Modelo do Aprendiz (Eberspächer, 1998).

Em segundo lugar, é preciso ter mecanismos de avaliação do aprendiz. Novamente, o instrutor deve definir em quais pontos da rede hipermídia o aprendiz será avaliado. A medida da exatidão da resposta do aprendiz é feita através de um Modelo Diferencial (que compara o conhecimento do instrutor com o do aprendiz).

A referência para esta tarefa é a rede de conhecimento. Neste ponto surge a necessidade de que o instrutor mostre ao sistema, através do mesmo recurso de entrada empregado na avaliação, qual a resposta adequada. Assim, a resposta do aprendiz será comparada à do instrutor.

1. Seção Típica de Treinamento

A Figura 8 ilustra um momento de execução do Módulo de Treinamento, apresentado a janela de visualização de páginas, que possui uma estrutura visual similar a um browser para Internet. Ela concretiza o cenário onde é desenvolvido o treinamento, utilizando os recursos multimídia na apresentação das informações contidas na rede de conhecimentos e permitindo a navegação não linear do aprendiz através da rede hipermídia.

Figura 8 – Interface de navegação do aprendiz exibindo a página inicial.

A Figura 9 mostra o ambiente geral do Módulo de Treinamento no instante em que o aprendiz - após navegar por todas as páginas – chegou à página final, e nesta, através do link "vencedor!" (pop-up), assiste a um vídeo (vencedor.avi). Cabe observar que na página final não é permita a inclusão de links para outras páginas, apenas para recursos multimídia e explicações.

A janela de diálogo construída para a visualização do vídeo (bem como as dos outros recursos) é a mesma que o autor dispõem no momento da criação do tutor; logo, o autor e o aprendiz podem interagir com os recursos multimídia do mesmo modo.

Além dos recursos mencionados, são incluídas as seguintes funcionalidades no ambiente de treinamento:

• histórico do aprendiz: marcará a movimentação do aprendiz pelos tópicos e os pesos obtidos. O histórico é importante também na determinação de mal-entendidos, uma vez que a insistência do aprendiz em acessar um tópico específico pode significar que algum daqueles conceitos não está sendo bem assimilado.
• gravação do estado atual: o ambiente salva o estado atual (tópico, histórico etc.) do aprendiz para que este possa interromper seu aprendizado e retomar do mesmo ponto mais tarde.
• verificação da situação: em qualquer instante o aprendiz poderá saber quais foram os tópicos já concluídos, sua avaliação e tópicos por concluir.

Figura 9 – Execução de um vídeo acessado através de um link.

1. Considerações Finais

O protótipo do IAS, com a arquitetura, características e interface apresentadas, está com seu Módulo de Autoria e Treinamento implementado para o ambiente operacional Windows 95, desenvolvido em Borland Delphi 3.0.

Alguns tutores estão sendo gerados com a ferramenta de autoria apresentada, e medições em relação à qualidade do treinamento utilizando o ambiente serão desenvolvidas, de maneira a se verificar o potencial educativo da ferramenta.

Como última observação é válido mencionar que a qualidade do tutor gerado é reflexo imediato da rede hipermídia construída pelo autor. O projeto de hiperdocumentos é uma atividade complexa e envolve muitas características peculiares (Martin, 1992), sendo que o tutor se baseia na iniciativa do aprendiz em caminhar nesta rede, e através dela desenvolver suas habilidades.

2. Referências Bibliográficas