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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 InteligentesCarina Frota Alves

  • Roteiro Introduo Ambientes de aprendizagem

    Softwares CAI Sistemas Tutores Inteligentes Caractersticas Histrico Arquitetura bsica

    Consideraes finais Referncias bibliogrficas

  • Softwares Educacionais Ambientes de aprendizagem interativaLOGOJogos educacionais (WEST e WUSOR)

    Softwares CAI (Instruo assistida por computador)

    STI (Sistemas Tutores Inteligentes)

  • Ambientes de AprendizagemIdia geral: Promover o aprendizado enquanto o aluno se diverte

    Filosofia Piagetiana

    Aprendizagem no autocontida

  • LOGO Seymour Papert, MIT

    Programa da Tartaruga

    Uso de Micromundos

    Estudo de geometria

  • Jogos EducacionaisFerramenta de ensino eficaz Motiva os alunos

    Facilita a comunicao

    Exige diversos tipos de conhecimento

  • WEST Laboratrios da Bolt Beranek & Newman John Seely e Richard Burton Filosofia aprendizado por descobertas orientadas Habilidades aritmticas

    Estratgias de diagnstico

    Tcnicas de IA

  • O jogo How the West was won

  • WUSORCarr e Goldstein, MIT

    Influncias do LOGO e WEST

    Mundo do Wumpus

    Habilidades lgicas e probabilsticas

  • O jogo do Wumpus

  • CAI Instruo assistida por computador

    Filosofia comportamental (behaviourista)

    Livros eletrnicos

    Conhecimento de especialistas

    Estratgias pedaggicas

    Simplicidade para representar conhecimentos pedaggicos

  • CAI Instruo assistida por computador

    Representao esttica

    Decises tomadas antes de implementar

    Estrutura rgida

    Modelo rejeitado atualmente

  • Tipos de CAI

    Softwares de exerccio e prtica estudante adquire habilidades especficas criticados por especialistas desenvolvem memorizao permitem estudo no prprio ritmo Softwares tutoriais disponibilizam caminhos alternativos possuem nveis de complexidade teis na reviso de um tpicoSoftwares baseados em simulao oferecem maior interatividade auxiliam o professor estudantes constrem seu prprio conhecimento

  • STI Sistemas Tutores Inteligentes

    Proporcionam ensino individualizado

    Permitem interao ativa

    Utilizam tcnicas de IA

    Abordagem cooperativa

  • Diferenas entre CAI x STI

    CAI

    STI

    Origem

    Educao

    Computao

    Fundamentao terica

    Behaviourista

    Psicologia Cognitivista

    Estruturao e funes

    nica estrutura algoritmica pr-definida, onde o aluno no influi na sequencia de apresentao do contedo

    Estrutura dividida em mdulos, cuja sequencia determinada pelas respostas do aluno

    Estruturao do conhecimento

    Algortmica

    Heurstica

    Modelagem do aluno

    Avaliam a ltima resposta do aluno, sem considerar suas dvidas

    Tentam avaliar toda a interao com o aluno

    Modalidades encontradas

    Tutorial, exerccio e prtica, simulao e jogos interativos

    Socrtico, ambiente, interativo, dilogo bidirecional e guia

  • Caractersticas desejveis num STI

    Ser flexvel em todos os nveis

    Favorecer explorao de domnios diversos

    Possuir inmeros planos de ensino

    Dominar o assunto ensinado

    Solucionar situaes no previstas

    Ter capacidade de reconstruir estados passados

  • 1 Gerao de STI

    Anos 70 a meados de 80

    Objetivo - Explorar tcnicas de IA

    Enfoque - Representao do conhecimento e granularidade

    Caractersticas - Sistemas ilustrativos do funcionamento de tcnicas de IA

    Exemplos - SCHOLAR, WHY, GUIDON

  • 2 Gerao de STI

    Final dos anos 80 a incio dos 90

    Objetivo - Aplicao e teste dos STI

    Enfoque - Aspectos pedaggicos

    Caractersticas - Maior escopo do domnio

    Exemplos - Geometry tutor e Lisp tutor

  • 3 Gerao de STI

    Incio dos anos 90 ate hoje

    Objetivo - Representao, comunicao e conhecimento do aluno

    Enfoque - Tecnologias hipermdia

    Caractersticas - Equipes multidisciplinares

    Exemplos - STEAMER, Smithtown economics tutor

  • SCHOLAR

    Considerado pioneiro Contedo: Geografia sul-americanaDilogo misto Interface em linguagem naturalDomnio representado por Rede Semntica Mtodo Socrtico No foi muito utilizado

  • Exemplo de dilogo

    SCHOLAR: 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 didnt answer before.Student: False.SCHOLAR: Rephase your statement. I cant understand it.Student: Incorrect.SCHOLAR: Very good! ...

  • WHY

    Sucessor do SCHOLAR

    Contedo: Conjunto de processos que ocasionam as chuvas

    Tutor trabalha com hierarquias de scripts

    No trata erros dos alunos

  • Arquitetura Bsica

    Modelo do estudanteModelo do domnioModelo da interfaceModelo do tutor

  • Modelo do domnio

    Manipula o contedo que vai ser ensinado

    Prov mecanismos de gerao de exemplos

    Conhecimento deve ser compatvel com raciocnio do estudante

    Domnio modelado segundo uma taxonomia

    Usa formalismos de IA para modelar o conhecimento Ex. redes semnticas, frames, scripts, regras de produo

  • Modelo do estudante

    Representa aspectos do comportamento e conhecimento do aluno

    Deve ser capaz de detectar erros cometidos pelos estudantes

    Verifica mudanas no perfil do estudante

    Gera processo de diagnstico

  • Relaes entre os modelos do estudante e do domnio

    Modelagem por sobreposio

    Modelagem diferencial

    Modelagem por perturbao

  • Modelagem por sobreposio

    Tcnica bastante simples Conhecimento do estudante subconjunto do modelo do domnio No trata informaes fora do modelo do domnio

    Conhecimento do domnioModelo do estudante

  • Modelagem diferencial

    Refinamento do anterior Divide o conhecimento em 2 categorias o que o estudante deveria saber o que no se pode esperar que ele conhea Modelo do estudante muito restrito

    Conhecimento do domnioConhecimento esperado do estudanteModelo do estudante

  • Modelagem por perturbao

    Avano em relao aos outros Conhecimento do estudante vai alm do modelo do domnio Inclui possveis erros ou falsas concepes do aluno (biblioteca de erros)

    Conhecimento do domnioModelo do estudante

  • Modelo do tutor

    Conhecimento pedaggico do sistema

    Possui um conjunto de regras Seleciona contedo a ser apresentado

    Monitora e critica o desempenho do aluno

    Fornece assistncia quando solicitado

  • Estratgias de ensino

    Treinamento simulao do domnio, muitas vezes em forma de jogos

    Socrtico tutor questiona o aluno

    Orientador aluno requisita explicitamente auxlio

    Cooperativo estudante e sistema so agentes que interagem visando trocar conhecimentos

  • Estratgias de dilogo

    Motiva o aluno

    Fornece sugestes, questes ou contra-exemplos

    Comenta as respostas do estudante

    Muda a abordagem usada

  • Modelo da Interface

    nico componente que interage diretamente com o estudante

    Papel crucial em sistemas interativos

    Tempo de resposta razovel

    Visual interessante

    Representao clara

    Fcil de usar

  • Consideraes finais

    STI so uma poderosa ferramenta no processo de ensino-aprendizagem

    Existem dificuldades de difuso dos STI Interdisciplinaridade

    Inexistncia de uma teoria geral

    Sistemas caros e complexos

  • Referncias Bibliogrficas

    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

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