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Prof. Dr. J.M.O.Parente
Curriculum and Instructionin Automated Tutors
Henry M. Halff
CT-282 – Tutores Inteligentes
Prof. Dr. J.M.O.Parente
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