A partir de uma revisão crítica dos estudos sobre comunicação mediada, focada principalmente nas teorias que buscam definir o difuso conceito de “interatividade”, sugere-se que tal termo seja evitado, por sua imprecisão e viés tecnicista. Para o estudo da interação mediada por computador, defende-se uma abordagem sistêmico-relacional, em seus desdobramentos para o estudo da comunicação interpessoal e da biologia do conhecimento. Tal referencial fundamenta, inicialmente, a crítica aos modelos teóricos que buscam equiparar máquinas e seres vivos. A partir disso, uma tipologia para o estudo da interação mediada por computador é proposta. Os dois tipos sugeridos de interação (aqui definida como “ação entre”) – interação mútua e interação reativa – são amplamente discutidos e diferenciados. Enquanto a interação mútua caracteriza-se por ações interdependentes e pelo desenvolvimento ativo de um relacionamento que tem impacto recursivo em seus interagentes, a interação reativa é marcada por um automatismo estímulo-resposta. Finalmente, ao valorizar o diálogo cooperativo na rede e o estabelecimento de uma educação problematizadora, esta tese propõe um roteiro de avaliação de ambientes de educação a distância, quanto às interações estabelecidas.

A presente dissertação estuda relações entre o processo de aprendizagem de Matemática e o perfil do sujeito da Sociedade em Rede a partir das interações registradas na Lista de Discussão de e-mail da disciplina de Computador na Matemática Elementar do curso de Licenciatura em Matemática da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Os processos sócio-cognitivos dos licenciandos são analisados para investigar a hipótese de que aprender Matemática com o uso das Tecnologias da Informação contribui para a formação do sujeito da Sociedade em Rede. Estão presentes autores como Manuel Castells, Pierre Lévy e Edgar Morin, que participam da configuração dos novos paradigmas da Sociedade em Rede; Jean Piaget, Antonio Battro e Seymour Papert que, dentro da perspectiva da Epistemologia e da Psicologia Genéticas, contribuem para o estudo da aprendizagem; e Jean-Blaise Grize, que analisa os processos de comunicação Seus aportes teóricos nos permitem entrelaçar as áreas de conhecimento de Psicologia Social e Institucional, Educação (Instituição Escolar) e Matemática. A análise de uma proposta didática apoiada na utilização de Tecnologias da Informação (software Super Logo e Lista de Discussão) nos permite observar o movimento de transição de uma postura passiva, receptora de informações, para uma postura ativa, produtora de conhecimento na qual os sujeitos foram desenvolvendo atitudes, habilidades e competências para detectar e formular problemas, pensá-los sob diferentes perspectivas e equacioná-los; buscar e implementar as melhores soluções; testar e avaliar as soluções encontradas; contextualizar e questionar os caminhos escolhidos para solucionar desafios; operar com os conhecimentos, processá-los e integrá-los em novos sistemas de significação; e saber trabalhar em equipe, tendo disposição para ouvir, contribuir e produzir no e para o grupo.

A avaliação formativa, apesar de ter sido inicialmente pensada por Scriven há mais de 30 anos, e ser discutida por diversos autores nas últimas décadas, ainda é pouco utilizada, tanto nos cursos presenciais como a distância. Somente nos últimos anos, com a adoção de ciclos de aprendizagem, a preocupação maior com o processo de ensino-aprendizagem e com o crescimento dos cursos a distância, essa abordagem de avaliação começou a ganhar mais importância. Na Educação a Distância, a avaliação formativa tem se mostrado uma excelente alternativa, por propiciar aos professores um acompanhamento mais próximo e mais individualizado de seus alunos e por permitir que professores e alunos regulem o processo de ensino-aprendizagem. Independente do processo avaliativo, o desenvolvimento de conteúdos digitais educacionais na forma de objetos de aprendizagem tem sido uma solução crescente na EAD. Para tanto, modelos de portabilidade e interoperabilidade, como o SCORM, proporcionaram uma grande evolução em termos de reusabilidade, portabilidade e interoperabilidade e, aliados à utilização de licenças que permitam a livre utilização, distribuição e modificação, possibilitam ao ambiente acadêmico facilmente intercambiar objetos de aprendizagem, independente de plataforma de hardware e software. Dessa forma, o desenvolvimento de objetos de aprendizagem, largamente utilizados na EAD, deveria levar em consideração o processo de avaliação formativa. Com base nessas constatações, a presente pesquisa buscou identificar quais critérios deveriam ser levados em consideração para o encapsulamento e a utilização de Objetos de Aprendizagem Abertos SCORM em Ambientes Virtuais de Aprendizagem, a fim de apoiar o processo de avaliação formativa. / Formative evaluation is still little employed in both face-to-face and distance learning courses, although it has been first studied by Scriven over thirty years ago and has been discussed by various authors in the last few decades. Only recently has this evaluation approach started to gain importance, with the adoption of learning cycles, a mounting concern over the teaching-learning process, and an increase in distance learning courses. In distance learning, formative evaluation has proved to be an excellent alternative, since it provides teachers a closer and more individualized observation of their students and for allowing both the former and the latter to adjust the teaching-learning process. Regardless of the evaluation process, the development of educational digital contents in the form of learning objects has increasingly presented itself as a solution in distance learning. For this purpose, portability and interoperability models such as SCORM have provided a great advancement in terms of reusability, portability and interoperability, which, combined with licenses that enable free use, distribution and modification, allow the Academia to easily interchange learning objects irrespective of hardware and software platforms. Therefore, the development of learning objects, largely used in distance learning, should take into account the formative evaluation process. Based on such findings, the present research aims to identify which criteria should be considered in the information hiding of SCORM Open Learning Objects in Virtual Learning Environments, in order to support the formative evaluation process.

O estudo consiste em uma abordagem das significações da informática na prática profissional do professor, através de procedimentos metodológicos de pesquisa qualitativa do tipo estudo de caso etnográfico. A investigação é realizada em uma escola, apenas no turno matutino, e focaliza um grupo de cinco professoras do Ensino Fundamental (1º. e 2º. ciclos) de uma escola da rede pública municipal, em seu segundo ano de implementação de uma sala de informática em atividades do processo ensino-aprendizagem. Após a contextualização da pesquisa e apresentação dos dois campos de conhecimento que compõem o pano de fundo de nosso trabalho, Educação Matemática e Informática na Educação, procura-se estabelecer uma relação entre os discursos das docentes com textos teóricos que abordam formação de professores, sociedade informatizada e etnografia, sendo também levantadas algumas perspectivas da investigação.

O conhecimento experimentado nas últimas décadas é tão expressivo que nem o professor e tampouco o aluno são capazes de adquiri-lo ou gerenciá-lo nos moldes tradicionais. No ensino superior, um dos problemas a ser resolvido reside na atitude passiva com que os alunos recebem o conhecimento de seus professores. Na sala de aula, a interface professor-aluno é mantida por um planejamento de ensino que privilegia a simples transmissão de conhecimentos. A utilização de algumas tecnologias, onde se destaca o computador, vem permitindo que o processo de ensino-aprendizagem sofra sensíveis transformações. O computador, deixando o estigma de calculadora sofisticada, começa a ser empregado na construção do conhecimento. Procurando discutir essa questão, este trabalho analisa, em termos de recursos, exigências e limitações, como o computador pode contribuir para melhorar o processo de ensino-aprendizagem na educação em engenharia. Conhecimentos resultantes dessa análise foram reunidos na criação de um ambiente de aprendizagem na Web, desenvolvido através do software WebCT e tendo como domínio de aplicação a disciplina SEM-387 "Planejamento e Controle da Produção I", do curso de Engenharia de Produção da EESC-USP. Melhorar o processo de ensino-aprendizagem não é um atributo inerente ao computador, mas uma conseqüência que está vinculada ao modo como ele é utilizado. / The knowledge experienced in the last decades is so expressive that neither the teacher nor the student is capable of acquiring it or managing it in the traditional way. Concerning college education, one of the problems to be solved is the passive attitude the students show when receiving the knowledge from their teachers. In the classroom, the interface teacher-student is maintained by a teaching planning that privileges the simple transmission of knowledge. The use of some technologies, among which the computer stands out, allows that the teaching-learning process suffers noticeable transformations. The computer, getting off the stigma of sophisticated calculator, begins to be used in the construction of the knowledge. Trying to discuss this subject, this work analyzes, in terms of resources, demands and limitations, how computers can contribute to improve the teaching-learning process in engineering education. The resulting knowledge of this analysis was gathered in the creation of a learning environment in the Web, developed through the software WebCT and having as application domain the discipline SEM-387 "Planning and Control of the Production I", which is a discipline of the course of Production Engineering of EESC-USP. Improving the teaching-learning process is not an inherent attribute of the computer, but a consequence that is linked to the way it is used.

A contribução original desta tese é um novo algoritmo que integra um aproximador de funções com alta eficiência amostral com aprendizagem por reforço em espaços de estados contínuos. A pesquisa completa inclui o desenvolvimento de um algoritmo online e incremental capaz de aprender por meio de uma única passada sobre os dados. Este algoritmo, chamado de Fast Incremental Gaussian Mixture Network (FIGMN) foi empregado como um aproximador de funções eficiente para o espaço de estados de tarefas contínuas de aprendizagem por reforço, que, combinado com Q-learning linear, resulta em performance competitiva. Então, este mesmo aproximador de funções foi empregado para modelar o espaço conjunto de estados e valores Q, todos em uma única FIGMN, resultando em um algoritmo conciso e com alta eficiência amostral, i.e., um algoritmo de aprendizagem por reforço capaz de aprender por meio de pouquíssimas interações com o ambiente. Um único episódio é suficiente para aprender as tarefas investigadas na maioria dos experimentos. Os resultados são analisados a fim de explicar as propriedades do algoritmo obtido, e é observado que o uso da FIGMN como aproximador de funções oferece algumas importantes vantagens para aprendizagem por reforço em relação a redes neurais convencionais. / This thesis’ original contribution is a novel algorithm which integrates a data-efficient function approximator with reinforcement learning in continuous state spaces. The complete research includes the development of a scalable online and incremental algorithm capable of learning from a single pass through data. This algorithm, called Fast Incremental Gaussian Mixture Network (FIGMN), was employed as a sample-efficient function approximator for the state space of continuous reinforcement learning tasks, which, combined with linear Q-learning, results in competitive performance. Then, this same function approximator was employed to model the joint state and Q-values space, all in a single FIGMN, resulting in a concise and data-efficient algorithm, i.e., a reinforcement learning algorithm that learns from very few interactions with the environment. A single episode is enough to learn the investigated tasks in most trials. Results are analysed in order to explain the properties of the obtained algorithm, and it is observed that the use of the FIGMN function approximator brings some important advantages to reinforcement learning in relation to conventional neural networks.

O conhecimento experimentado nas últimas décadas é tão expressivo que nem o professor e tampouco o aluno são capazes de adquiri-lo ou gerenciá-lo nos moldes tradicionais. No ensino superior, um dos problemas a ser resolvido reside na atitude passiva com que os alunos recebem o conhecimento de seus professores. Na sala de aula, a interface professor-aluno é mantida por um planejamento de ensino que privilegia a simples transmissão de conhecimentos. A utilização de algumas tecnologias, onde se destaca o computador, vem permitindo que o processo de ensino-aprendizagem sofra sensíveis transformações. O computador, deixando o estigma de calculadora sofisticada, começa a ser empregado na construção do conhecimento. Procurando discutir essa questão, este trabalho analisa, em termos de recursos, exigências e limitações, como o computador pode contribuir para melhorar o processo de ensino-aprendizagem na educação em engenharia. Conhecimentos resultantes dessa análise foram reunidos na criação de um ambiente de aprendizagem na Web, desenvolvido através do software WebCT e tendo como domínio de aplicação a disciplina SEM-387 "Planejamento e Controle da Produção I", do curso de Engenharia de Produção da EESC-USP. Melhorar o processo de ensino-aprendizagem não é um atributo inerente ao computador, mas uma conseqüência que está vinculada ao modo como ele é utilizado. / The knowledge experienced in the last decades is so expressive that neither the teacher nor the student is capable of acquiring it or managing it in the traditional way. Concerning college education, one of the problems to be solved is the passive attitude the students show when receiving the knowledge from their teachers. In the classroom, the interface teacher-student is maintained by a teaching planning that privileges the simple transmission of knowledge. The use of some technologies, among which the computer stands out, allows that the teaching-learning process suffers noticeable transformations. The computer, getting off the stigma of sophisticated calculator, begins to be used in the construction of the knowledge. Trying to discuss this subject, this work analyzes, in terms of resources, demands and limitations, how computers can contribute to improve the teaching-learning process in engineering education. The resulting knowledge of this analysis was gathered in the creation of a learning environment in the Web, developed through the software WebCT and having as application domain the discipline SEM-387 "Planning and Control of the Production I", which is a discipline of the course of Production Engineering of EESC-USP. Improving the teaching-learning process is not an inherent attribute of the computer, but a consequence that is linked to the way it is used.

O objetivo geral deste trabalho é investigar a prática de metodologias interativas de ensino, em específico o método Peer Instruction, Instrução pelos Colegas (IpC) em uma tradução livre, no contexto de uma escola de educação básica brasileira. Resumidamente, procuramos responder às seguintes questões: i) Em comparação com o ensino tradicional, quais os resultados obtidos através da implementação do método IpC em uma escola de ensino básico brasileira em termos da motivação para aprender Física, engajamento cognitivo e desempenho em Testes Conceituais por parte dos alunos? ii) Como viabilizar o uso dos computadores do projeto governamental ―UCA‖ (Um Computador por Aluno) como sistema de votação para o IpC? iii) A discussão entre os colegas, no contexto de nossa pesquisa, promove a convergência para a resposta correta em testes conceituais, conforme apontado por alguns estudos na literatura? iv) Quais os principais conflitos e dificuldades que professores principiantes encontram ao utilizar o IpC? v) Que vantagens e limitações são apontadas por eles quanto ao uso do IpC como estratégia didática? Adotamos como referencial teórico a Teoria da Educação de Gowin e como referencial metodológico o estudo de caso segundo a perspectiva de Yin. A investigação realizada contou com dois estudos de caso. O primeiro foi realizado em uma turma de 34 alunos de terceiro ano do Ensino Médio de uma escola pública federal, ao longo de uma sequência didática sobre tópicos de Eletromagnetismo. Nesse estudo, observou-se que as discussões entre os colegas mostraram-se frutíferas, propiciando a participação ativa dos alunos e levando à convergência para a resposta correta. Concluiu-se que a metodologia pode ser aplicada com sucesso no contexto de uma sala de aula de ensino médio, utilizando os computadores do projeto UCA como sistema de votação, dadas as condições de infraestrutura para usá-los pelo período de duração da aula (e.g. carga nas baterias). A participação ativa dos alunos em sala de aula, aliada aos comentários positivos em relação ao método, mostram que é possível, através do método IpC, modificar a dinâmica de sala de aula, aumentando significativamente a interação interpessoal e a motivação dos alunos. O segundo estudo foi realizado com dois graduandos do curso de Licenciatura em Física, no seu período de regência no estágio de docência, os quais utilizaram o IpC pela primeira vez. Concluímos que os principais conflitos vivenciados pelos graduandos relacionam-se à escolha dos Testes Conceituais e ao comportamento dos estudantes durante a etapa da votação desses testes. Além disso, o feedback de aprendizagem dos conceitos compartilhados com os estudantes, proporcionado pelo IpC, não foi efetivamente aproveitado para guiar as atividades de ensino. Quanto às vantagens apontadas, destacam-se a discussão entre os estudantes sobre tópicos de Física e o engajamento desses em sua própria aprendizagem. Em relação às limitações, destacam-se a necessidade de tempo para refletir sobre os Testes Conceituais e a limitação do tempo de aula para resolução de problemas. / The main purpose of this work is to investigate the practice of interactive teaching methods, in particular the Peer Instruction method (PI) in the context of a Brazilian School of basic education. In short, we seek to answer the following research questions: i) What are the results produced by Peer Instruction, in a Brazilian high school, in terms of motivation to learn physics, student engagement and performance in Concept Tests compared with traditional teaching? ii) How to use OLPC (One Laptop Per Child project) computers as voting system for PI? iii) In the context of our research, does peer discussion actually promote convergence towards the correct answer in ConcepTests, as pointed out in the literature? iv) What are the major conflicts and difficulties that teachers face when using PI? v) What advantages and limitations are pointed out by teachers using PI? To answer these questions, we adopted as theoretical background Gowin’s Educational Theory and Yin’s methodological framework for case study research. The investigation included two case studies. The first study was conducted in a class of 34 students in the third year of a Federal Public High School over an instructional sequence on topics of Electromagnetism. In this study we gathered evidences about the convergence to the correct answer in the student’s responses through peer discussion. We conclude that this methodology can be successfully implemented in the context of a High School classroom using computers of the OLPC project as a voting system, given the infrastructural conditions to use them in class (e.g. batteries charge lasting, at least, the class period or electrical outlets to connect the laptops). The second study was conducted with two physics pre-service teachers applying PI for the first time. We conclude the main conflicts experienced by them are related to the choice of ConceptTests and the behavior of their students during the voting sessions. Furthermore, student’s answer to the ConcepTests has not been effectively used as feedback to guide teaching activities. Regarding the advantages, stand out the discussion among students about topics of physics and the engagement of them in their own learning. As limitations, the short time to reflect upon the ConceptTests and also to implement problem-solving activities can be highlighted.

A utilização de ferramentas digitais mudou a forma como interagimos com o texto escrito. A leitura ativa, em particular, onde um leitor crítico busca no texto elementos para a satisfação de hipóteses, exige que as interfaces digitais de acesso e manipulação de material textual permitam a expressão adequada dos processos cognitivos envolvidos no ato de leitura. Para realizar a leitura ativa, entretanto, o usuário depende de mecanismos intuitivos de anotação. Nesse contexto, esse trabalho apresenta uma proposta de métricas para a determinação da utilidade de uma taxonomia de anotações e para seu ajuste. / The use of digital tools changed the way we interact with written text. In particular, the active reading, where a critical reader searches the text for elements to satisfy her hypothesis, demands fromdigital interfaces to allowthe adequate expression of cognitive processes involved in the act of reading. To perform active reading, however, the user depends on intuitive annotation mechanisms. In this context, This work presents a proposal for metrics to determine the utility of a given annotation taxonomy and to adjust it.

Uma nova geração de alunos, imersos em tecnologias que envolvem a utilização de mensagens de texto, mídias sociais e games, vem surgindo a cada dia, trazendo um foco diferente, uma mentalidade e um estilo de aprendizagem distinto em relação às gerações que os precederam. Estes alunos sentem-se igualmente confortáveis aprendendo em ambientes virtuais ou reais, pois não conseguem ver a diferença que separa um mundo do outro. A experiência de uso dessas tecnologias imersivas em um ambiente educacional poderia desencadear no aluno um maior engajamento e assim favorecer os processos de aprendizagem? Esta dissertação apresenta a possibilidade de utilização de um simulador social como recurso pedagógico, apresentando o recurso de simulação educativa de um conteúdo da disciplina de Física no contexto de um mundo virtual. Podemos trazer para esta situação de ensino e aprendizagem a possibilidade de reproduzir experiências pessoais, que são certamente mais significativas do que situações em que apenas apresentamos um modelo descritivo demonstrando o fenômeno. Novas possibilidades de interação e colaboração surgem neste modelo de simulação. Para tanto, foi desenvolvido um simulador que contempla um fenômeno físico estudado no primeiro ano do ensino médio, a colisão de dois corpos. A ambientação deste simulador remete o estudante a um parque de diversões, no qual ele interage com uma de suas atrações, o Carro Choque. A simulação aqui proposta busca instigar o aluno a descobrir “o que aconteceria se”. Mais que um simulador finalizado que apenas representa o fenômeno e determina qual a resposta é a correta, este simulador tem por objetivo auxiliar o aluno a observar o fenômeno e melhor compreender os conceitos a ele associados, formular suas próprias hipóteses e conclusões, tendo preferencialmente a presença de um professor que o instigue, crie as situações problema para que este aluno busque identificar as possíveis alternativas. Para validação da pesquisa, utilizou-se o simulador em uma turma de oitava série do ensino fundamental, com o objetivo de observar evidências de aprendizagem e engajamento dos estudantes no simulador proposto. Os seis alunos envolvidos na pesquisa, de cunho qualitativo, passaram por cinco etapas de observação, seguindo metodologia com base construtivista, tendo como principais referenciais os teóricos Piaget e Inhelder e Sinclair. A partir do acompanhamento dos alunos nos experimentos, foi possível observar que este modelo simulado alcançou os objetivos inicialmente propostos. A interatividade e imersão propiciados pelo ambiente virtual proporcionam um maior nível de engajamento aos alunos envolvidos na pesquisa e se mostraram facilitadores dos processos de aprendizagem relacionados aos fenômenos físicos considerados. / A new generation of students, immersed in technologies which evolve with the use of text messages, social media and games, emerges day after day, bringing a different focus, learning mechanisms different from preceding generations. These students feel equally comfortable to learn in virtual or real environments, as they do not see the difference that separates one world from the other. The experience in the use of these immersive technologies in an educational environment could trigger in the student a higher level of engagement and in this way favor learning processes? This Masters dissertation presents an investigation about the use of a social simulator as a pedagogical resource, proposing an educational simulation resource of a topic in Physics, in the context of a virtual world. One may bring for this learning situation the possibility to reproduce personal experiences, which are certainly more significant than other situations in which a descriptive model demonstrating a given phenomenon is used. New possibilities of interaction and collaboration emerge in this simulation model. A simulator has been developed involving a physics phenomenon that is studied in the first year of high school: two-body collision. The setting chosen for the simulator was an amusement park, in which the student interacts with one of its attractions, the bumper car. The simulation proposed here attempts to instigate the student to find out “what would happen if”. More than a closed simulator that only represents the given phenomenon and determines which would be the correct answer, this simulator has as a main goal to help the student to observe the phenomenon and better understand the concepts associated to it, to formulate his/her own hypotheses and conclusions, preferably working with a teacher who can instigate him, who can create problem situations for the student to try to identify possible alternatives. To validate the research, the simulator has been used in a class with the goal of observing students’ learning and engagement evidence. The six students who participated in this qualitative research went through five observation steps, following a constructivist methodology, mainly based on the theorists Piaget, Inhelder and Sinclair. The experiments demonstrated that the simulated model achieved the proposed goals. The interactivity and immersion of the virtual world enabled a higher engagement level of the students participating in the research, and facilitated learning processes related to the physical phenomenon considered.