Avaliação do uso de modelagem qualitativa com apoio de agentes aprendizes virtuais na compreensão da dinâmica de sistemas por alunos do Ensino Fundamental

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cavalcante, Tarcisio Ferreira
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/20306
http://dx.doi.org/10.26512/2015.08.D.20306
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Instituto de Física, Instituto de Química, Faculdade UnB Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências, Mestrado Profissionalizante em Ensino de Ciências, 2015.
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spelling Avaliação do uso de modelagem qualitativa com apoio de agentes aprendizes virtuais na compreensão da dinâmica de sistemas por alunos do Ensino FundamentalAprendizagem - inovações tecnológicasAmbientes virtuais de aprendizagemSoftwares educativosMatemática - estudo e ensinoAprendizagem - computadoresDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Instituto de Física, Instituto de Química, Faculdade UnB Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências, Mestrado Profissionalizante em Ensino de Ciências, 2015.A presente Dissertação apresenta proposta de intervenção pedagógica baseada no uso da modelagem qualitativa, apoiada por agentes aprendizes virtuais (teachable agent ou TA), funcionalidade disponível no software DynaLearn (www.dynalearn.eu), como ferramenta facilitadora da compreensão da dinâmica de sistemas para alunos de uma turma do 8º ano do Ensino Fundamental de uma escola pública do Distrito Federal. O agente aprendiz virtual, que assume a figura de um Pet (animal de estimação), tem como função principal fazer com que o aluno sinta que está 'ensinando-lhe' novos conhecimentos. O aluno aprende enquanto ensina o Pet durante a construção de modelos qualitativos de simulação. Estes são modelos construídos de acordo com técnicas desenvolvidas em uma área da Inteligência Artificial conhecida como Raciocínio Qualitativo, na qual funções matemáticas e informações sobre quantidades são representadas qualitativamente, sem o uso de dados numéricos. Mais especificamente, a modelagem adotada segue princípios estabelecidos na Teoria Qualitativa dos Processos de Forbus, para representar a estrutura e o funcionamento de sistemas. Durante a construção do modelo, o aluno pode chamar um segundo agente, apresentado como um animal semelhante ao primeiro, porém adulto, e caracterizado como um animador de auditório (Quizmaster), que faz perguntas para o Pet sobre o conteúdo do modelo. Ao final de cada consulta ao Quizmaster, é gerada uma tabela com os acertos e erros cometidos pelo aluno. A partir da interação com o Pet e com a dinâmica do quiz, e da análise dos relatórios gerados por DynaLearn, os alunos são incitados a refletir e retornar à leitura de textos para reconstruir seus modelos. Desse modo, eles melhoraram o 'desempenho de seus Pets' (que, afinal, representa o desempenho dos próprios alunos), em um processo iterativo até que todas as respostas do Pet estejam corretas. Nossa hipótese é a de que o uso de modelos qualitativos apoiados por agentes aprendizes virtuais aumenta a motivação e, consequentemente, o desempenho dos alunos na compreensão da estrutura e funcionamento do sistema em estudo, quando comparado a situações nas quais fazem a leitura de textos sem modelos, e modelam sem o apoio do TA. A metodologia utilizada consistiu de abordagens qualitativa e quantitativa, respectivamente estudo de caso, no qual opiniões de alunos e da professora de Ciências da turma foram registradas em entrevistas, questionários, observações e anotações, e análise dos relatórios gerados pelos quizes, e por meio de estudo experimental no qual foi analisado, estatisticamente, o desempenho dos alunos em pré e pós-testes. Os resultados mostram que o uso dos agentes virtuais pelos alunos pesquisados melhorou significativamente a compreensão da dinâmica dos sistemas de interesse, comparado a estudos baseados na leitura de textos sem o apoio de modelos, e à modelagem sem o TA. Os alunos se sentiram mais motivados para o estudo dos conceitos de ciências, e a professora considerou muito produtivo o uso dos agentes virtuais para seu trabalho docente. As atividades e experiências aqui descritas levaram à formulação de uma proposta de intervenção pedagógica, apresentada como material suplementar desta Dissertação.This Dissertation presents a pedagogical intervention proposal based on the use of qualitative modelling, supported by virtual teachable agents (or TA) functionality available in the workbench DynaLearn (www.dynalearn.eu), a tool designed to facilitate understanding of the systems dynamics by students in a class of 8th grade of elementary school at a public school in the Federal District. The virtual teachable agent takes the figure of a Pet whose main function is to make the students feel as if they are 'teaching him' new knowledge. The student learn while teaching the pet during the construction of qualitative simulation models. These models are built in accordance with techniques developed in an area of Artificial Intelligence known as Qualitative Reasoning, in which mathematical functions and knowledge about quantities are represented qualitatively, whitout using numerical data. More specifically, the modelling approach follows the Qualitative Process Theory by Forbus, to represent systems structure and functioning. During the modelling activity, the student can call a second agent, presented as an adult animal similar to the Pet, featured as a quiz show animator (Quizmaster), which asks questions to the Pet about the model contents. At the end of each interaction with the Quizmaster, a table is generated to reporting correct and wrong answers given by the student. From the interaction with the Pet and with the dynamics of the quiz, and the analysis of reports generated by DynaLearn, students are encouraged to reflect and return to reading texts to reconstruct their models. This way, they improve the 'performance of their Pets' (that, after all, is the students’ performance themselves), in an iterative process until all the answers of the Pets are correct. Our hypothesis is that the use of qualitative models supported by virtual teachable agents increases motivation and consequently the performance of students in understanding the system structure and function compared to situations in which students learn by reading texts without the use of models, and build models without the support of TA. The methodology consisted of qualitative and quantitative approaches, respectively a case study in which opinions of students and their Science teacher were recorded in interviews, questionnaires and observations, in analyses of quiz reports, and by means of experimental studies with statistical analyses of the performance of students in pre and post-tests. The results show that the use of the virtual agents significantly improved the students' understanding of the dynamics of the systems of interest, compared to reading texts without the support of models and modeling without TA. Students felt more motivated to study science concepts, and the teacher considered very productive the use of virtual agents for her teaching work. The activities and experiments described here led to the formulation of a proposal for a pedagogical intervention, presented as supplementary material to this dissertation.Instituto de Química (IQ)Instituto de Física (IF)Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências, Mestrado ProfissionalizanteSalles, Paulo Sérgio Bretas de AlmeidaCavalcante, Tarcisio Ferreira2016-05-19T16:42:56Z2016-05-19T16:42:56Z2016-05-192015-08-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCAVALCANTE, Tarcisio Ferreira. Avaliação do uso de modelagem qualitativa com apoio de agentes aprendizes virtuais na compreensão da dinâmica de sistemas por alunos do Ensino Fundamental. 2015. 181 f., il. Dissertação (Mestrado Profissionalizante em Ensino de Ciências)—Universidade de Brasília, Brasília, 2015.http://repositorio.unb.br/handle/10482/20306http://dx.doi.org/10.26512/2015.08.D.20306A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-03-01T16:21:30Zoai:repositorio.unb.br:10482/20306Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-03-01T16:21:30Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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