IV.1 Implementando e integrando agentes pedagógicos em ambientes imersivos de aprendizagem cooperativa
IV.2 A vida artificial na construção de um ambiente de realidade virtual
IV.3 A percepção na construção do conhecimento em ambiente de realidade virtual
IV.4 Análise operatória de um ambiente virtual imersivo cooperativo de aprendizagem
IV.5 Especificação e construção de software para o ambientes imersivo de aprendizagem cooperativa
IV.6 O processo de avaliação em um ambientes imersivos de aprendizagem cooperativa
IV.7 Avaliação de
Qos requerida por ambientes imersivos de aprendizagem cooperativa em redes
de computadores para fins de gerenciamento e otimização de
acesso
IV.1 Sub-Projeto: Implementando e Integrando Agentes Pedagógicos em Ambientes Imersivos de Aprendizagem Cooperativa
Participantes: Magda
Bercht - II/UFRGS, Luis França Ferreira - II/UFRGS
Foco específico da pesquisa
Implementação, integração e uso de Agentes Pedagógicos, baseados em pesquisas sobre a aprendizagem humana.
Objetivos
Uma área promissora para aplicação de agentes autônomos é a da educação e treinamento. Os ambientes virtuais também oferecem oportunidades para pesquisa e implementação dos chamados Agentes Pedagógicos Animados, que são agentes autônomos que apoiam o aprendizado humano através da interação com os estudantes no contexto de um ambiente interativo de aprendizado. Estes ambientes incluem tanto estudantes como agentes pedagógicos. Diversas investigações já foram realizadas sobre a interação entre estudantes reais e estudantes simulados por computador, em um processo de cooperação social. (Dillenbourg 1996). O inícios destas investigações iniciaram, de certo modo, um movimento dos intelligent tutoring systems em direção dos agentes pedagógicos. Interessantes pontos de investigação surgem quando os agentes pedagógicos aparecem ao estudante como caracteres animados, assumindo um personagem, um avatar, por exemplo. Nestes casos, o agente, chamado de agente pedagógico animado, pode estar em permanente diálogo com o estudante e produzir um comportamento que pareça natural e apropriado.(Elliot e Brzezinski 1998). Bons professores são bons motivadores. Motivação é um ingrediente chave na aprendizagem humana e as emoções são importantes na motivação. Desta forma, agentes pedagógicos serão professores mais efetivos se melhor demonstrarem e entenderem emoções.
A capacidade possível nos ambientes virtuais, a telepresença, via avatar, permite aos estudante e professores atuarem e cooperarem, não através de si próprios mas, cada um deles, através de um personagem, o avatar. Desta forma, os participantes interagem entre si via os avatares. Apesar de alguns autores, entre eles Bruce Damer, não considerarem os mundos virtuais como realidade virtual, já que as interações, se dão entre pessoas reais, mesmo que representadas pelos seus avatares, estas comunidades de avatares representam, sem dúvida, a sociedade, onde o avatar é ponto de intersecção ou de síntese de idéias elaboradas por cooperação contínua. Os agentes pedagógicos animados podem ser representados também por avatares.
O sujeito (re)constrói o conhecimento, na proporção de sua singularidade, o conhecimento socialmente compartilhado. Possivelmente, este (re)processamento produzirá um plus, uma novidade, que por sua vez será compartilhada socialmente, funcionando como um possível aberto a outros possíveis. É neste sentido que, segundo Piaget, "...a sociedade é a unidade suprema, e o indivíduo só chega às suas invenções ou construções intelectuais na medida em que é sede de interações coletivas, cujo nível e valor dependem naturalmente da sociedade em conjunto. O grande homem que parece lançar novas correntes é apenas um ponto de intersecção ou de síntese de idéias elaboradas por cooperação contínua. Mesmo quando se opõe à opinião reinante, corresponde às necessidades subjacentes, que não tem origem nele". [Piaget96] p. 416
Os ambientes virtuais, através da imersão, seja ela parcial
ou total, devem transmitir uma sensação de veracidade suficiente
real para que a simulação funcione e o sujeito acredite.
Esta possibilidade, aliada a interatividade, proporcionará oportunidades
para que o sujeito possa agir sobre objetos, mesmo que virtuais.
Estes objetos, que representam simbólicamente objetos reais, podem
ser manipulados pelo sujeito. Entretanto, estes ambientes devem permitir
interações de qualquer tipo, tanto aquelas ditas elementares,
(que representam a relação entre os observáveis da
ação do sujeito e os observáveis do objeto ao qual
a ação diz respeito) como também aquelas nas quais
participam tantos interações entre observáveis como
entre coordenações. Um observável é o que a
experiência permite notar por uma leitura imediata dos próprios
fatos, enquanto que as coordenações são inferências,
explícitas ou implícitas, que o sujeito realiza sobre os
objetos. Estas situações concretas (mesmo que virtuais),
devem levar ao fazer e compreender, onde "fazer é compreender em
ação uma dada situação em grau suficiente para
atingir os fins propostos e compreender é conseguir dominar, em
pensamento, as mesmas situações até poder resolver
os problemas por elas levantadas, em relação ao porque e
ao como das ligações constatadas e, por outro lado, utilizados
na ação" Piaget, (1978) p. 176.
Metodologia de trabalho
Para atingir-se os objetivos propostos, os trabalhos serão conduzidos segundo as seguintes etapas:
Ao final deste projeto, serão disponibilzados agentes pedagógicos
para implantação e integração em Ambientes
Imersivos de Aprendizagem Cooperativa de apoio á construção
de conceitos relacionados à deteriorização e conservação
de alimentos, a ser inicialmente testado com alunos de Engenharia de Alimentos
e técnicos da EMATER/RS, e posteriromente aplicado na educação
continuada e com diversos alunos das diversas faculdades envolvidas com
o assunto.
Bibliografia
IV.2 Sub-projeto: A Vida Artificial na Construção de um Ambiente de Realidade Virtual Cooperativo de Aprendizagem para Alimentos
Utilizar as técnicas de Vida Artificial em Ambiente de Realidade Virtual Cooperativo de Aprendizagem - ARCA, relacionado a conservação e deterioração de alimentos.
Objetivos
A Vida Artificial é uma área de estudo que tem o objetivo de compreender a vida através do entendimento dos principais processos dinâmicos biológicos e reproduzi-los em outros meios artificiais, como os sistemas computacionais. Assim, tornando-os acessíveis a outras formas de experimentos e testes. Existem outros termos empregados que se referem a Vida Artificial, por exemplo: Sistemas Baseados em Comportamento, Robótica Animal (Animal Robotics), Inteligência Artificial Bottom-Up, Inteligência Artificial Orientada a Comportamentos, Animat (Animais Artificiais).
Uma definição mais específica é de que a Vida Artificial pode ser entendida como um programa de pesquisa, na área de sistemas computacionais autônomos, caracterizando e especificando a viabilidade de tais sistemas. É essencial dar enfoque nos processos dinâmicos que possibilitam a autonomia do sistema artificial através das características, que formam a sua identidade, já que nem todos os princípios dinâmicos presentes nos sistemas vivos são imprescindíveis a sua autonomia.
Os primeiros estudos de Vida Artificial, no fim dos anos 80, visavam a análise da natureza somente através da simulação da vida orgânica . Nos anos 90 houve uma mudança do paradigma baseada no pressuposto que através das técnicas de VA o homem poderia ir além do real , provocando soluções inovadoras como forma de melhor entender o que se passa no mundo real, levando, assim a uma metacognição. Este avanço cognitivo é o principal objetivo se pretende alcançar .
A pesquisa na área de Sistemas Baseados em Comportamento se diferencia ao se concentrar na criação e na análise do sistema como um todo e não como uma simples soma das partes integradas. A Vida Artificial tem como base um recente passo conceitual na ciência moderna, bastante polêmico: afirma que o núcleo da inteligência e das habilidades cognitivas é o mesmo da capacidade de viver. Ou seja, não existe uma distância muito grande entre a origem e o desenvolvimento da vida e da cognição. Pelo contrário, estão muito próximas.
Assim a Vida Artificial se concentra nas teorias "bottom-up" da Inteligência Artificial, contrária a "top-down" da corrente da Inteligência Artificial tradicional simbólica. Ela explora o que pode ser aprendido a partir de modelos simples, a respeito dos processos cognitivos e da autonomia característica dos organismos vivos, como dos microrganismos. Desta forma estes sistemas se assemelham aos animais. No estágio atual, os modelos criados são simples, contudo representam uma das melhores formas de compreender os processos que envolvem a cognição, a inteligência em sistemas naturais e artificiais.
O recente interesse nos modelos gerados com as técnicas da Vida Artificial tem atraído uma grande parte das pesquisas da engenharia, como controle e robótica, de outras áreas como de planejamento e metas para noções inspiradas a nível biológico, por exemplo, de viabilidade e de adaptação. Assim, pesquisadores e filósofos das mais variadas áreas tem se empenhado na exploração desta nova tendência, propiciando o surgimento de uma nova base epistemológica para seus trabalhos.
Diversas áreas como sistemas autônomos, robótica, animais artificiais, comportamentos emergentes, estruturas emergentes, algorítmos imunológicos artificiais, ecologia artificial, cognição, aprendizagem, evolução, adaptação, inteligência, emoção e motivação, algoritmos genéticos artificiais, redes neurais artificiais, visão artificial, braços artificiais, etc., têm sido abordadas empregando o paradigma de vida artificial, muitas em aplicações reais, e não somente em ambiente de pesquisa. O exemplo mais conhecido por nós, talvez seja, o robô enviado à Marte, pela NASA.
Por outro lado, os fenômenos de deterioração de alimentos são controlados por agentes (microrganismos e enzimas) que possuem relações bem definidas entre seu desenvolvimento e parâmetros externos, tais como temperatura, umidade, acidez do meio. A preservação dos alimentos ocorre pelo controle destes parâmetros, que irão influenciar diretamente a vida de prateleira e as características nutricionais e sensoriais das diferentes matérias-primas.Qualquer profissional que tenha como incumbência manipular estes fatores para a obtenção de produtos alimentícios saudáveis e de qualidade deverá dominar os conceitos que regem estas relações.
Desta forma as técnicas
de Vida Artificial serão utilizadas para a facilitar a aprendizagem
dos processos biológicos de deterioração que ocorrem
com os alimentos em um ambiente de realidade virtual no qual o usuário
irá manipular os fatores responsáveis pelo desenvolvimento
de microrganismos e enzimas, que irão provocar adaptações
e interações nos sistemas autônomos que poderão
ser observados sensorialmente.
Metodologia de trabalho
Para atingir-se os objetivos propostos serão contempladas as seguintes etapas:
Ao final deste projeto pretende-se implantar um protótipo do Ambiente de Realidade Virtual Cooperativo de Aprendizagem - ARCA, para a construção de conceitos relacionados à deterioração e conservação de alimentos, a ser inicialmente testado com alunos de Engenharia de Alimentos e técnicos da EMATER/RS, e posteriormente aplicado na Educação Continuada e com alunos de graduação das diversas faculdades envolvidas com o assunto.
Bibliografia
IV.3 Sub-projeto: A Percepção na Construção do Conhecimento em Ambiente de Realidade Virtual
Participantes: Eny Maria Moraes Schuch - IA e PGIE/ UFRGS
Alex Fernando Teixeira Primo FABICO/UFRGS
Gilse Falkenbach PGIE/UFRGS
As atividades perceptivas no Ambiente
de Realidade Virtual Cooperativo de Aprendizagem (ARCA) relacionadas à
construção do conhecimento.
Objetivos Específicos
A utilização da realidade virtual exige uma visão mais ampla do processo perceptivo na construção do conhecimento, visto que o sujeito passa a estabelecer relações entre o seu meio concreto e a realidade virtual intermediada pelo computador. Propõe-se que a teoria psicogenética possa oferecer recursos conceituais interessantes a este estudo.
Ao contrário do empirismo, Piaget não considera o conhecimento como uma cópia da realidade, não creditando, portanto, unicamente à percepção a origem da inteligência. A percepção é entendida como uma forma da atividade sensório-motora, caracterizando-se pela dependência do aspecto figurativo do conhecimento do real, enquanto que a ação em geral, e particularmente a sensório-motora, é operativa e transformadora desse mesmo real.
O trabalho de Piaget sobre a percepção apresenta duas grandes divisões: a teoria da percepção que determina um modelo probabilístico de como funciona a percepção a partir de elementos estímulos e a teoria sobre a percepção que é uma visão geral sobre a percepção e seu desenvolvimento, fundamentalmente sobre a sua relação com a inteligência. FLAVELL esclarece: " Para Piaget la percepción es un tipo particular de acto o proceso adaptativo que sólo puede comprender-se en relación com la clase más amplia de actos o procesos a los que llama inteligencia. La teoría relativa a la percepción, entonces, es una teoría acerca de cómo son las estructuras perceptuales, en relación con las estructuras intelectuales, de dónde y cuándo se originam, en relación con los orígenes de la inteligencia, y de como se desarrollan y combian, en relación y en interacción con el desarrollo intelectual." (s/d p. 245)
A percepção envolve um pouco mais que a simples sensação, contudo não compreende juízos, inferências, classificações e reorganizações. No processo de adaptação, a percepção está subordinada, tanto evolutivamente quanto estruturalmente, à inteligência.
PIAGET usa o conceito isomorfismo parcial para mostrar a semelhança entre a percepção e a inteligência no sentido da primeira sempre trazer indícios elementares das futuras elaborações conceituais da segunda, sendo aquela necessária, talvez até como causal, mas apenas primária no sentido de apresentar os elementos primordiais dos quais se valerá a inteligência para a construção de novos conceitos, sempre reversíveis em sua formulação final a percepção é tida como semi-reversível pois atinge apenas um equilíbrio relativo. Assim, para Piaget, a percepção é mais quantitativa do que qualitativa em relação à inteligência. Ela está mais associada à aparência do mundo concreto, com suas contínuas transformações. A percepção é uma forma de acomodação, numa aplicação prática dos esquemas da inteligência. FURTH pondera: "A atividade acomodativa transforma o organismo segundo as características particulares do input. Quando este input, como é o caso da percepção, consiste em dados sensoriais, faz parte da atividade acomodativa ajustar-se à configuração particular dos dados. Pode-se observar literalmente esta correspondência com o estado externo na acomodação dos órgãos dos sentidos, como, por exemplo, na adaptação do olho às diversas características visuais de um objeto visto, a sua distância, luminosidade e forma." (s/d, p. 161)
A construção do conhecimento se dá numa relação de interação entre o sujeito e a realidade que o circunda, sendo elaborado no processo de assimilação/acomodação que se vale tanto da percepção como dado primário, mas não único e independente quanto das operações conceituais anteriores que forjaram a capacidade perceptiva do momento, viabilizando as contínuas formulações/reformulações do pensamento conceitual.
A questão principal que sustenta
esta investigação é se e como a interação
com o Ambiente de Realidade Virtual Cooperativo de Aprendizagem modificará
as atividades perceptivas dos sujeitos envolvidos.
Metodologia de Trabalho
Os procedimentos metodológicos para a coleta de dados sobre as atividades perceptivas no Ambiente de Realidade Virtual Cooperativo de Aprendizagem seguirão as etapas listadas abaixo:
Primeiramente, algumas seqüências de imagens em realidade virtual serão construídas com diferentes graus de realismo para testes preliminares para referência ao software piloto, sendo aplicados questionários e realizadas entrevistas após a exploração das situações propostas aos usuários;
A finalização do software piloto, permitirá a realização de entrevistas semi-estruturadas, gravadas, com os usuários da área de engenharia de alimentos antes e após o teste de uso, centrando nas atividades perceptivas;
Análise das inferências, colaborações, interações e dúvidas do usuário, que forem registradas pelo software auxiliar de uso, durante a exploração /teste, focalizando a percepção e suas relações com a cognição;
Filmagem dos usuários durante a vivência do software piloto, com posterior análise dos dados, como mais um elemento de confirmação/descarte dos indícios e/ou conclusões a respeito da percepção na construção do conhecimento em ambiente de realidade virtual.
Recursos Necessários
Com esta pesquisa pretende-se ampliar
o conhecimento teórico sobre as atividades perceptivas em ambientes
virtuais, bem como estabelecer um levantamento teórico-prático
de referência sobre a percepção para a criação
de ambientes de realidade virtual aplicados ao processo de ensino-aprendizagem,
sob a teoria piagetiana.
Bibliografia Consultada
IV.4 Sub-Projeto: Análise operatória de um ambiente virtual imersivo cooperativo de aprendizagem
Participantes: Patricia Alejandra Behar - FACED/UFRGS, Eliane Schlemmer Grings - PGIE/UFRGSFocos específicos da pesquisa
Quanto ao Ambiente:
Referencial Teórico
A concepção de Piaget sobre inteligência remete a uma abordagem onde o desenvolvimento do pensamento é um processo de autêntica construção. Para Piaget (1987), a inteligência é uma forma de adaptação. É uma contínua construção criando formas cada vez mais complexas e buscando uma equilibração progressiva entre o organismo e o meio.
Existem diversas formas de analisar e avaliar o desenvolvimento da inteligência. Neste projeto daremos ênfase à interação do sujeito em relação ao ambiente, de acordo com a Lógica Operatória.
A chamada Lógica Operatória é um modelo desenvolvido por Jean Piaget para o estudo das relações entre os níveis de explicação que o sujeito, em sua vivência cognitiva, estabelece sobre os fenômenos do mundo físico e social em que vive. Neste projeto de pesquisa uma das atividades a serem desenvolvidas é a utilização da lógica operatória pela ciência da computação, como meio de definir as principais estruturas de funcionamento de diversos aplicativos de uso cooperativo, sob um ponto de vista baseado na forma cognitiva e simbólica do processamento de informações.
As principais questões a serem respondidas neste estudo são: como e porquê estender um modelo de análise operatória advindo da teoria piagetiana para analisar um ambiente de realidade virtual e buscar identificar como aparecem as relações de egocentrismo, conformismo, coação e cooperação (mecanismos sócio-cognitivos ) quando o sujeito interage num ambiente de realidade virtual)
Logo, é preciso demonstrar a possibilidade de análise de operações e/ou sistema de operações (estruturas) no ambiente imersivo de aprendizagem cooperativa, isto é, colocar a teoria piagetiana em movimento, dando visibilidade à lógica em ação tanto no sujeito quanto no ambiente.
Para entender o papel de um sujeito em relação ao computador ou, mais especificamente, a um ambiente de realidade virtual, os psicólogos piagetianos (observadores) acompanham e estudam a evolução cognitiva do sujeito, coletando os dados necessários até chegar no seu desenvolvimento máximo, com o objetivo de analisá-lo. Neste estudo, além do sujeito ser interpretado em termos da lógica-operatória piagetiana, também serão analisados os mecanismos sócio-cognitivos de: egocentrismo, conformismo, coação e cooperação, dentro da ótica piagetiana. Mas, para compreender de forma completa essa interação sujeito-computador, também é preciso entender a ferramenta que está envolvida na mesma. Quem faz esse estudo é a Ciência da Computação e pensamos que, para tornar essa descrição compatível com a do sujeito, isto é, descrita nos mesmos termos, o computador (neste caso, o ambiente em questão) também deve ser reinterpretado nos termos da lógica-operatória.
Os estudos de Piaget tiveram como base condições de interação baseadas em ambientes naturais e culturais. Com o advento da tecnologia outras dimensões de interação são acrescentadas, conforme Fagundes (1997), onde na estrutura de rede, o computador deixa de ser o centro e passa a ser mais um elo da trama.
Colocação dos problemas de pesquisa
Podem ser colocados alguns problemas formulados na pesquisa em questão: Como analisar a interação entre um sujeito e um objeto? Por que não transportar conceitos em relação à construção do conhecimento humano para a máquina? Se o sujeito é interpretado de uma forma, por que não interpretar os ambientes computacionais utilizando os mesmos recursos? Como analisar os sujeitos que trabalham com ferramentas computacionais cooperativas que, neste caso é o ambiente imersivo de aprendizagem colaborativa? Que tipo de sujeito é este que vai interagir com o ambiente? Como interpretá-lo? A partir de então, é que foi selecionada a Lógica Operatória, da teoria de Jean Piaget, para analisar o ambiente de realidade virtual.
Foi com o intuito de responder estas
questões, que se abordará este campo de interseção
entre a Ciência da
Computação e a Epistemologia
Genética de Jean Piaget, reforçando, dentro desta última,
a idéia de que é
perfeitamente possível trabalhar,
a partir de modelos de ambientes computacionais, com hipóteses de
investigação sobre operações mentais.
Metodologia de trabalho
Para atingir os objetivos propostos e responder os problemas da pesquisa, serão realizadas as seguintes atividades:
IV.5 Sub-projeto: Especificação e Construção de software para o ambiente
Participantes: Antônio Carlos da Rocha Costa - Pesquisador (rocha@atlas.ucpel.tche.br)
Glaucius Décio Duarte - Pesquisador (glaucius@atlas.ucpel.tche.br)
Graçaliz Pereira Dimuro - Pesquisador (liz@atlas.ucpel.tche.br)
Luiz Fernando Tavares Meirelles - Coordenador (lftm@atlas.ucpel.tche.br)
Ricardo Andrade Cava - Pesquisador (cava@atlas.ucpel.tche.br)
Foco específico da pesquisa
Realizar a especificação e construção de software para ambientes virtuais de ensino-aprendizagem, utilizando modelos matemáticos e gramáticas de formas.
Objetivos
A construção de ambientes virtuais na Web que permitam ao usuário a sensação de imersão, assim como a sua interatividade com os objetos que constituem o cenário, permitindo-lhe a manipulação destes objetos, pode ser obtida pela utilização de programas escritos em linguagem VRML (Vitual Reality Modeling Language).
A idéia de geração dos cenários tridimensionais em VRML, nos leva em um primeiro momento a explorar os comandos e estruturas da linguagem, de forma a conhecer os procedimentos para criação de primitivas geométricas tridimensionais. Essas primitivas podem assumir um aspecto realístico a partir do momento em que estudamos as estruturas de aplicação de efeitos como cor, textura e transparência.
A composição de formas mais complexas, pode ser realizada a partir do conhecimento dos recursos que permitam a alteração do posicionamento destes objetos em relação a origem do sistema de coordenadas, tais como a transição e a rotação. É possível também, a criação de níveis de detalhe, de acordo com o posicionamento do observador em relação aos objetos. Dessa forma, objetos extremamente complexos, quando o observador estiver muito afastado, podem aparecer como figuras geométricas mais simples, e portanto mais rapidamente podem ser manipuladas.
A criação de hyperlinks a partir de objetos que aparecem na cena, permitem ao usuário transportar-se para outras situações ou cenários diferenciados, em que poderá interagir de uma outra forma para atingir um determinado objetivo. Como um exemplo simplificado, vamos supor que existem dois cubos na cena, separados por um objeto que simboliza uma operação de soma. Ao ativar um hyperlink associado ao objeto soma, o usuário pode ser transportado para outro cenário em que aparecem dois cubos acoplados, simbolizando dessa forma o resultado da operação realizada. Sendo assim, é possível construir uma gramática de formas, utilizando-se os hyperlinks tridimensionais, que poderá ser utilizada para construção de algo específico do interesse do usuário.
O estudo de gramáticas de formas específicas para cada aplicação pode se constituir em um trabalho com incontestável aplicação prática no ensino através da Web. A utilização de recursos adicionais, como áudio, vídeo e interpretação de formas transmitidas através de Web câmeras, pode facilitar a interação do usuário com o sistema, além dos meios tradicionais obtidos através do uso do teclado e mouse.
Destaca-se, neste sentido, o estudo de padrões gráficos obtidos a partir da análise de imagens digitalizadas por câmeras de vídeo conectadas aos computadores, de forma a identificar padrões específicos, tais como gestos de mãos, braços ou expressões fisionômicas, de forma a captar inclusive um determinado estado emocional do usuário, como por exemplo: indignação, dúvida ou satisfação com um determinado resultado apresentado. Nessas circunstâncias, o sistema poderá reagir de uma forma diferente, de acordo com a reação expressada pelo usuário, sempre é claro, seguindo as regras impostas pela gramática de formas estabelecida.
Uma proposta interessante para o ensino a distância em ambientes virtuais, portanto, será estudar gramáticas de formas especialistas, assim como, explorar o reconhecimento de padrões gráficos a partir de movimentos corporais dos usuários da Web.
Metodologia de trabalho
Os seguintes procedimentos serão desenvolvidos, visando alcançar os objetivos estabelecidos:
Será efetuada a delimitação
do escopo da aplicação no contexto do projeto, com a devida
apropriação de seus conceitos e funcionalidades, os quais
consistem de subsídios para modelagem de cenários tridimensionais
interativos.
Responsáveis: Todos
O modelo matemático será
elaborado com base em um formalismo lógico, utilizando-se estruturas
discretas fundamentadas na lógica binária, assim como em
relações binárias, árvores e grafos. Desta
forma, a matemática discreta poderá ser utilizada como embasamento
matemático na construção de um modelo lógico
a ser implementado posteriormente a nível de realidade virtual aplicada,
unindo-se também a um desenvolvimento de uma linguagem de ações
baseada em uma gramática de formas especializada na área
de alimentos (ou, posteriormente, em uma outra área específica).
Responsáveis: Antônio
Carlos da Rocha Costa, Glaucius Décio Duarte, Graçaliz Pereira
Dimuro
Bolsista DTI
Será efetuado um estudo
dos recursos da VRML 2.0 para construção de mundos virtuais,
incluindo-se a sua capacidade de permitir a criação e a visualização
de mundos tridimensionais, além da incorporação de
novos recursos que aumentam a capacidade de interação, aperfeiçoamento
dos mundos estáticos, animação, prototipação
e script.
Responsáveis: Glaucius Décio
Duarte , Ricardo Andrade Cava
Bolsista DTI
Bolsista ITI
A construção de uma
gramática de formas, terá a incorporação de
recursos para utilização de relacionamentos funcionais entre
objetos inseridos em um ambiente virtual, inclusão de funções
vitais, ligação entre os objetos a nível de um conhecimento
recíproco entre as entidades e o ambiente envolvidos, análise
de possíveis conflitos ou restrições de criação
ou manipulação, estruturas de controle de ações,
utilização de regras específicas (regras válidas
ou inválidas), linguagem de ações funcional-virtual-especializada,
entre outros.
Responsáveis: Antônio
Carlos da Rocha Costa, Glaucius Décio Duarte, Graçaliz Pereira
Dimuro
Bolsista DTI
Trata-se de um estudo para a interpretação
de imagens captadas por vídeo-câmeras e periféricos
de áudio, de forma a transformar movimentos e sons realizados por
um ser humano em ações a serem ativadas para a realização
de uma determinada tarefa (como por exemplo, controle de um instrumento/ferramenta
para manipulação dos alimentos ou deslocamento de um cursor
de tela). Assim, um movimento realizado pelo aprendiz poderia ser captado,
analizado, e transformado em uma ação controlada pela linguagem
de ações e pela gramática de formas.
Responsáveis: Glaucius Décio
Duarte, Ricardo Andrade Cava
Bolsista RH
Bolsista ITI
Responsáveis: Todos
Espera-se com o desenvolvimento deste sub-projeto a elaboração de um modelo matemático para implementação de primitivas geométricas tridimensionais e construção de gramáticas de formas, ambas aplicadas no desenvolvimento de software para ambientes virtuais, resultando em uma biblioteca VRML.
Bibliografia
[DUA90] DUARTE, G. D. Um Sistema de Modelamento de Objetos Funcionais. Dissertação de Mestrado - CPGCC/UFRGS, 1990.
[DUA99] DUARTE, G. D. Modelagem e Visualização de Projetos Arquitetônicos na Internet. Revista UCPel - ECUCAT/UCPel, 1999.
[FLE86] FLEMMING, U. The Role of Shape Grammars in The Analysis and Creation of Designs. 1986.
[FRE 98] FREEMAN, W. T., ANDERSON,
D. B. e outros. Computer Vision for Interactive Computer Graphics.
IEEE Computer Graphics and Aplications, May/June 1998.
IV.6 Sub-projeto: O Processo de Avaliação em um Ambiente Imersivo de Aprendizagem Cooperativa
Participantes: Marlise Geller - PGIE/UFRGS - ULBRA
Sidnei Renato Silveira - ULBRA
Foco-Específico:
Estudar e desenvolver formas de avaliação no Ambiente de Realidade Virtual de Ensino-Aprendizagem Cooperativa.
Objetivos Específicos:
Considerando-se o processo de avaliação, a partir de estudos e pesquisas realizados na área, a avaliação deste Projeto deverá ser dividida em duas etapas distintas:
1a Avaliação do software da seguinte forma:
1) técnicos da EMATER, visando formar multiplicadores do conhecimento abordado no ambiente proposto e permitir a melhoria das condições de vida da população rural de baixa renda, do Estado do Rio Grande do Sul. A ação da EMATER abrange 451 municípios representados por 256 Engenheiros Agrônomos, 50 Médicos Veterinários, 50 Zootecnistas, 04 Engenheiros Florestais, 461 Técnicos em Agropecuária e 330 Técnicos em Bem-Estar Social;
2) alunos de graduação de cursos envolvidos com a temática, em especial, os dos cursos de: Engenharia de Alimentos, Engenharia Química, Engenharia Agrícola, Agronomia, Farmácia, Química Industrial e Nutrição, abrangendo inúmeras Universidades do Estado do Rio Grande do Sul, citando-se, entre outras, a UFRGS, a ULBRA, a UCPEL, a PUCRS, a UNISINOS, a UFPel, a UFSM, a FURG, a URI, a UPF e a UCS.
Através da avaliação, identificar o quanto a percepção dos usuários do ambiente imersivo proposto foi significativa. A partir da análise de formas de avaliação, propor um modelo teórico-prático para avaliação de um ambiente imersivo cooperativo, buscando uma aprendizagem mais significativa.
Recursos Necessários:
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| Instalação e gerenciamento da execução do ambiente. | Uma estação PowerPC 604e 166Mhz, 256Kb cache L2, 256 Mb RAM, 36Gb Ultra Scsi Disk, 4mm tape drive, 10/100 ethernet adapter, monitor P72; |
| Avaliação do ambiente, com grupos de controle, através da simulação de salas de aulas virtuais. | 15 microcomputadores PC Pentium 300Mhz, 64Mb RAM, 8.5Gb disk, fast ethernet, CDROM 32x, Monitor 15". |
| Atuar junto à definição de um modelo de avaliação e elaboração de instrumentos de pesquisa. | Uma bolsa DTI, pelo período de 2 anos. |
| Atuar junto à aplicação dos instrumentos de pesquisa nos grupos de controle. | Duas bolsas ITI, pelo período de 2 anos. |
| Material de custeio, software e livros | R$5000,00 |
| Viagens e diárias | R$5000,00 |
Referencial Teórico:
Ao integrar educação e novas tecnologias, altamente interativas, proporcionou-se o surgimento da Educação à Distância Mediada por Computador (EDMC), que possibilita atividades educacionais assíncronas, sem a exigência de presenças físicas e simultâneas de professor e alunos, transformando a sala de aula em um espaço "virtual". (Loyolla, 1998)
Será objeto de estudo, também, neste projeto de pesquisa as metodologias empregadas na avaliação à distância, pois embora o avanço da modalidade à distância no sistema educacional e, em especial, da educação à distância mediada por computador EDMC, formas de avaliação inovadoras que se adaptem a este modelo são quase inexistentes. Assim, julga-se relevante a realização de um estudo aprofundado interligando a avaliação educacional e a implantação de ambientes computacionais que possibilitem avaliações dinâmicas, interativas e "inteligentes".
Como conseqüência os participantes ganham não só conhecimento, mas também novas habilidades sociais, incluindo a habilidade de comunicar e colaborar com colegas fisicamente dispersos, quem eles podem nunca ter visto. Outra variável importante na eficácia do aprendizado é a preferência do aluno por um modo particular de aprendizado: cooperativo, competitivo, individualizado. Muitos projetos de educação à distância incorporam aprendizado cooperativo, projetos colaborativos, e interatividade entre grupos de alunos e entre locais diferentes. O processo de avaliação à distância deverá contemplar este tipo de aprendizagem.
Um processo de avaliação,
deve possibilitar a relação entre objetivos e conteúdos,
pressupondo os elementos cognitivos (memória, inteligência,
consciência), os elementos afetivos (atitudes, valores, criatividade)
e os elementos psicológicos (vivência, sentimentos). Estes
três elementos apontam para o planejamento de propostas educativas
mais amplas e coerentes com o meio, a cultura e a cognição.
Segundo o quadro abaixo, analisando-se duas visões de educação:
a tradicional e a progressista, percebe-se a avaliação de
forma diferenciada com concepções e objetivos distintos.
| AVALIAÇÃO - ENFOQUE TRADICIONAL | AVALIAÇÃO - ENFOQUE PROGRESSITA |
| Ação individual e competitiva | Ação coletiva e consensual |
| Concepção classificatória | Concepção investigativa e reflexiva |
| Apresenta um fim em si mesma | Atua como mecanismo de diagnóstico da situação |
| Postura disciplinadora e diretiva do professor | Postura cooperativa entre professor e aluno |
| Privilégio à memorização | Privilégio à compreensão |
| Pressupõe a dependência do aluno | Incentiva a conquista da autonomia do aluno |
Embora se possa encontrar inúmeros
pontos de vista sobre a aprendizagem, os diferentes tipos de aprendizagem
utilizados em sistemas computacionais têm relevância para que
se possa efetivar a avaliação à distância. Segundo
Giraffa (1995), os tipos de aprendizagem relativos à Inteligência
Artificial são: por memorização, por aconselhamento,
por exemplos (indução), baseada em explicações,
por analogia, por meio de redes neurais e aprendizagem genética.
Bibliografia Consultada
IV.7 Sub-projeto: Avaliação de Qos requerida por ambientes imersivos de aprendizagem cooperativa em redes de computadores para fins de gerenciamento e otimização de acesso
Participantes: Liane Margarida Rockenbach Tarouco - PGIE/PGCC-UFRGS
José Valdeni de Lima - PGCC-UFRGS
Foco da pesquisa: Investigar requisitos de QoS em ambientes imersivos de aprendizagem cooperativa para fins de gerenciamento com vistas à otimização do acesso e melhoria do tempo de reação do sistema
Objetivos:
Aplicações multimídia interativa em tempo-real demandam Qualidade de Serviço (QoS-Quality of Service) assegurada tanto dos sistemas (servidor e estação de trabalho cliente) quanto da rede. A movimentação e a operação no Ambiente de Realidade Virtual Cooperativo de Aprendizagem cujo projeto e implementação é alvo deste projeto, requer um complexo interrelacionamento de funções de processamento de dados e de comunicação de dados. Muitos dados, necessários para criar o ambiente sintético onde os aprendizes vão se movimentar, somente são enviados para a sua estação de trabalho por demanda, em função da suas ações (clicar, arrastar o mouse para manifestar intensão de movimentação, "tocar em objetos" do ambiente para invocar comportamentos etc...). Quando isto acontece, novos cenários precisam ser enviados, em tempo real, para manter a sensação de imersão em um mundo virtual "ativo" pois em caso contrário perde sua eficácia como ferramenta de apoio à aprendizagem, tal como pretendido neste projeto.
O interrelacionamento de aplicações desta natureza com rede IP/ATM bem como outros o de reserva de banda tais como RSVP será investigado no âmbito deste projeto. O gerenciamento de todos os elementos envolvidos na geração e transmissão dos dados, com vistas à otimizar seu desempenho, será uma das estratégias utilizadas. Para isto, serão usados os mecanismos previstos da arquitetura de gerenciamento da Internet, SNMP (Simple Network Management Protocol versões 1,2 e 3) com gerenciamento hierárquico e agentes monitoradores independentes (agentes RMON).
Adicionalmente, serão investigadas modalidades otimizadas para acesso aos dados multimídia. Se pretende trabalhar com o modelo de documentos da WEB chamado DOM (Document Object Model). Também, no caso de tratamento de documentos e hiperdocumentos, como um caso particular de aplicação hipermídia se pretende usar o modelo ODA [Danish 91] com as noções de estruturação (lógica e de apresentação) e de conteúdo como componente independente de estruturação. Hiperdocumentos aqui são objetos complexos que herdam características de documentos estruturados e podem ser compostos de vários documentos e fazer referências a outros documentos ou hiperdocumentos. A flexibilidade de hiperestruturação dos hiperdocumentos é fundamental, pois cada usuário deve poder especificar a estrutura de navegação conforme o uso pretendido quando não deseje usar a estrutura navegacional definida pelo autor do objeto.
Outro aspecto inerente a uso de hiperdocumentos é o Modelo de fluxo destes objetos ("workflow"). Ou seja, o fluxo de trabalho que trata do documento ou hiperdocumento. envolvendo processo de autoria, manutenção ou alteração, acesso ou aquisição de documentos bem como sua disponibilização através da internet.
Referências:
Metodologia de trabalho:
Buscar-se á definição da Infraestrutura necessária para o bom funcionamento de Ambientes de Apresentação de Objetos Multimídia (AAOM) [ISO 94], identificação dos problemas relacionados aos aspectos de sincronização temporal e espacial e técnicas de Interoperabilidade para materialização dos objetos multimídia. Esta interoperabilidade fica mais complexa tendo em vista a diversidade das plataformas disponíveis e conectadas às redes de computadores que tem exigido software de materialização (por exemplo, os "browsers" NETSCAPE Communicator, Internet EXPLORER, etc.) cada vez mais flexíveis e sofisticados com capacidade de materializar os objetos multimídia e hipermídia. Os problemas de sincronização temporal e espacial decorrentes da velocidade da rede e restrições das plataformas de materialização são conhecidos. As técnicas paliativas para a materialização com certas restrições de objetos hipermídia, com o mínimo de perda de informações e sem limitar os mecanismos navegacionais, são muitas. Por exemplo, a materialização em papel de um "link" tendo como âncora uma palavra e como nodo destino uma seção do hiperdocumento pode ser através de um índice remissivo no final da impressão e indicação por convenção da palavra impressa com cor, caso este recurso exista, ou em uma fonte de caracteres diferente da usada como "default". A materialização de um filme também em papel pode ser feita com a impressão do primeiro "frame" e um ícone ou moldura que indique que aquele objeto é um filme. Embora seja inviável visualizar ou materializar um filme completamente em papel o usuário deve ser informado de que se trata de um filme e não de uma imagem. Este tipo de técnica pode ser também útil em caso de materialização de filmes ou animações em ambientes onde os recursos são insuficientes devidos a várias razões incluindo velocidade do vídeo ou banda passante da rede.
Para o gerenciamento da rede, serão usados agentes SNMP usualmente existentes nos switches, roteadores e servidores. Classes de objetos gerenciados (MIBs-Management Object Base) definidas pelo IETF (Internet Engineering Task Force) sendo propostas pelos grupos de trabalho da Internet serão analisados e usados para investigar se oferecem condições adequadas de administração e gerência deste ambiente.
Resultados esperados
Como resultado da atividade neste sub-projeto teremos um ambiente imersivo de aprendizagem cooperativa operando em boas condições de performance, com tempo de resposta aceitável e tráfego minimizado de modo a não causar problemas para s demais aplicações em uso.
Recursos necessários