O atual contexto social tem sido marcado pelo constante avanço tecnológico e científico, pela rápida defasagem dos conhecimentos e pela demanda por profissionais mais qualificadas e capazes de aprender e resolver problemas colaborativamente. A fim de atender esta demanda, o ensino tradicional tem que mudar, de forma que as pessoas possam desenvolver habilidades de “aprender a aprender” e “aprender colaborativamente”. A Aprendizagem Colaborativa tem sido apontada como uma alternativa a este problema, possibilitando uma aprendizagem flexível, ativa e centrada no aluno. Os alunos aprendem em colaboração com outros alunos, o que possibilita uma aprendizagem mais profunda, através de trocas de idéias, dúvidas e pontos de vista. Por outro lado, o advento da rede Internet e a consolidação desta como um importante meio de comunicação mundial têm introduzido novas possibilidades à Aprendizagem Colaborativa Apoiada por Computador (Computer Supported Collaborative Learning – CSCL). Uma atenção especial tem sido dada ao WWW, serviço que possui grande potencial como meio ativo de aprendizagem, embora seja amplamente utilizado como meio passivo de transmissão de informações pela Internet. Este cenário tem viabilizado a utilização da infra-estrutura da Internet para a criação de um sistema de CSCL de grande alcance e a um custo relativamente baixo. O objetivo principal do presente trabalho é propor e implementar um modelo de CSCL baseado na Internet que forneça, de forma integrada, o suporte necessário para o desenvolvimento efetivo de atividades colaborativas de aprendizagem. O trabalho realizado pode ser dividido em três etapas principais: (1) o levantamento teórico, que consistiu no estudo das principais áreas relacionadas com o trabalho desenvolvido, o que foi fundamental para a definição do modelo de sistema de aprendizagem colaborativa proposto; (2) a definição do modelo, que consistiu no levantamento das atividades básicas que devem ser apoiadas por um ambiente de CSCL e na proposição do modelo de um sistema de CSCL baseado na Internet com suporte às atividades levantadas; (3) a implementação do modelo, que possibilitou a verificação da viabilidade da utilização do serviço WWW como base para um ambiente de CSCL, através da utilização de recursos de programação para web e da integração de ferramentas já existentes na Internet.

O desenvolvimento de projetos de interfaces gráficas está apoiado em guias de recomendações. Estes guias apresentam regras genéricas aos projetos de Interfaces Homem Computador–IHC. Entretanto, aplicações particulares, como as educacionais, não encontram regras específicas que atendam as necessidades do usuário-alvo. Ainda, a análise comparativa entre guias disponíveis aponta contradições entre as recomendações genéricas com aquelas específicas aplicadas a um determinado ambiente. A necessidade de um modelo de referência para a construção de interfaces gráficas amigáveis ao usuário e a escassez e contradições de recomendações específicas às aplicações educacionais motivaram o trabalho de pesquisa prática junto aos usuáriosalvo. Para a identificação das recomendações sobre aspectos gráficos básicos e elementos de navegação necessários a uma efetiva interação com interfaces dedicadas a aplicações educacionais, foi desenvolvido um instrumento de pesquisa que permitiu a investigação das preferências relativas aos aspectos pesquisados junto ao público-alvo. Os dados coletados foram tratados estatisticamente e os resultados obtidos contrariam tanto critérios adotados em interfaces de sistemas de ensino disponíveis na Internet como algumas recomendações sobre os mesmos disponíveis na literatura. Os resultados obtidos apontam, também, para a preferência dos usuários por elementos de navegação que não são referidos nos guias de recomendações consultados. A análise dos resultados possibilitou a geração de um modelo básico que recomenda preferências sobre aspectos gráficos básicos, como aplicação de cores em fontes e fundos de tela, tipologia de fontes para textos e paginação, e também, sobre componentes de navegação, como posicionamento e preferência por tipo de recurso de navegação. O modelo proposto está fundamentado nas recomendações de Nielsen [NIE 00], o qual recomenda que as necessidades dos usuários na interatividade com a interface sejam identificadas junto a estes usuários. As recomendações apresentadas neste trabalho foram utilizadas, inicialmente, nos ambientes educacionais desenvolvidos dentro dos projetos Tapejara [TAP 00] e LaVia [LAV 00].

Este trabalho realiza um estudo sobre a avaliação no processo de ensino-aprendizagem, aplicados pelos ambientes de educação a distância na Web. Foram analisados ambientes disponíveis no mercado e buscado subsídios em pesquisas já formuladas. Alguns ambientes são exclusivamente direcionados para a avaliação enquanto outros abrangem todo o processo de ensino-aprendizagem. Com base nestas análises foi proposto um modelo de monitoramento sobre os documentos dispostos em um ambiente de ensino-aprendizagem na Web. Para viabilizar a proposta foi implementado a integração e adaptação de ambientes de ensino-aprendizagem e avaliação, para que através deste ambiente final fosse possível avaliar o modelo proposto. A ênfase do processo de acompanhamento do aluno foi sobre o conteúdo que as ferramentas de avaliação formal e informal dispõem no ambiente. Para detectar possíveis problemas no processo de ensino-aprendizagem é necessário monitorar uma grande quantidade de dados. A análise dos dados para a avaliação exige um considerado esforço, para reunião e consolidação desses dados. Neste processo nota-se uma grande sobrecarga de trabalho para os professores, devido a grande quantidade de dados a serem acompanhados. Este fato é um dos grandes problemas do processo de avaliação em ambientes de ensino, seja presencial ou à distância. Este trabalho visa minimizar e flexibilizar este problema.

O volume cada vez maior de informações que as pessoas estão precisando ter acesso, as especificidades dos ambientes onde elas encontram-se e suas características individuais são responsáveis pelo crescimento da área hipermídia adaptativa. Os sistemas desta área tentam antecipar as necessidades e desejos dos usuários, entregando-lhes um sistema o mais personalizado possível. Este trabalho distingue sistema hipermídia adaptável de sistema hipermídia adaptativo, conforme a participação do usuário na indicação de suas características ao sistema. Qualquer um destes sistemas podem ser usados em áreas tais como hipermídia educacional, informação on-line, ajuda on-line, recuperação de informações, informação institucional e gerenciamento de visões personalizadas em espaços de informações. Um sistema hipermídia com característica de adaptatividade deve considerar dados do usuário, dados de utilização e dados do ambiente. Os dados do usuário são considerados na maioria dos sistemas e usados para construir o modelo do usuário, que é uma das principais partes de um sistema da área hipermídia adaptativa. O modelo do usuário geralmente mantém informações sobre preferências, conhecimento, interesse, objetivos, background e traços de personalidade do usuário. Além do modelo do usuário, existem também o modelo do domínio e as formas de adaptação presentes em muitos modelos. Por exemplo, o modelo AHAM (Adaptive Hypermedia Application Model) define através de regras os referidos modelos e é apresentado de forma sucinta neste trabalho. As formas de adaptação de um sistema hipermídia são realizadas, usando duas tecnologias principais de adaptação: apresentação adaptativa, que inclui todas as técnicas que adaptam o conteúdo de uma página de acordo com o modelo do usuário e suporte à navegação adaptativa, que abrange as técnicas que manipulam os links de uma apresentação para adequar o hiperespaço navegacional conforme o modelo do usuário. Atualmente, existem diversos sistemas com ferramentas de autoria que permitem construir apresentações adaptativas e controlar seu processo de adaptação. Um dos sistemas que considera a maior quantidade de características adaptativas do usuário e que está disponível para as plataformas mais difundidas é o sistema AHA! (Adaptive Hypermedia Architecture) que é apresentado neste trabalho. A percepção de que o uso de uma ferramenta de autoria para hipermídia adaptativa não garante que uma apresentação seja construída com alto grau de adaptatividade impulsionou o desenvolvimento de um sistema chamado AdaptAvaliador, capaz de avaliar o grau de adaptatividade de uma apresentação em diversos aspectos. Devido às diferenças de sintaxe das apresentações criadas por diferentes ferramentas de autoria, o AdapAvaliador apenas avalia apresentações construídas no AHA!. As características, arquitetura e funcionamento do sistema de avaliação de apresentações hipermídia adaptativas são apresentadas em detalhes no presente trabalho. Para testar a eficácia do AdaptAvaliador foi desenvolvido um curso, usando o AHA!, e submetido para avaliação pelo AdaptAvaliador. O curso e os resultados obtidos com a avaliação são também apresentados neste trabalho.

A Internet pelos mecanismos de informação, comunicação e cooperação que proporciona, vem se afirmando ao longo dos últimos anos, como uma interessante opção à viabilização da educação a distância e a aprendizagem virtual, através do uso de Ambientes de Gerenciamento de Cursos a Distância, que procuram oferecer um amplo e consistente conjunto de ferramentas de suporte à comunicação, às atividades de alunos e de professores, à avaliação e monitoração dessas atividades, bem como à coordenação e à administração do sistema [KIS 2002]. Procurando identificar as características, propriedades e atributos mais relevantes e usualmente oferecidos por ambientes, foram estudados os ambientes: WebCT, TopClass e Learning Space, como referências de ambientes comerciais e AulaNet, TelEduc e EAD UNISC, como exemplos de ambientes acadêmicos. Como resultado desse estudo, foi elaborada uma estrutura hierárquica de três níveis: áreas, funcionalidades e características, onde o primeiro nível, representa as principais áreas de abrangência de um ambiente, o segundo, as funcionalidades consideradas em cada área e, o terceiro, as características que definem cada uma das funcionalidades. A partir dessa estruturação em níveis, foi elaborada e proposta uma metodologia de avaliação para permitir a verificação quantitativa e qualitativa das funcionalidades e características apresentadas por Ambientes de Gerenciamento de Cursos a Distância. Como principais características desta metodologia, podem ser destacadas: a estrutura hierárquica em níveis, a atribuição de pesos aos diferentes níveis de acordo com o grau de importância, a possibilidade de inclusão de ambientes pelos próprios fabricantes ou responsáveis, a disponibilização de um perfil default de avaliação, a apresentação do ranking de ambientes segundo um perfil de avaliação, a comparação de ambientes quanto as suas características e funcionalidades e a possibilidade de alteração ou criação de novos perfis de avaliação, segundo as diferentes necessidades de cada usuário. Para validar essa metodologia, foi desenvolvido e disponibilizado na Web para consulta geral, um sistema de Benchmark, que além de pontuar os sistemas cadastrados segundo o perfil criado nesse trabalho, possibilita a definição de novos perfis para avaliação, assim como consultas e comparações quanto às funcionalidades e às características apresentadas pelos ambientes, auxiliando a diminuir o nível de subjetividade dos usuários, nos processos relacionados à escolha do ambiente mais adequado as suas necessidades.

A difusão da educação baseada na Web está trazendo uma série de mudanças nesta área. Uma dessas mudanças está na forma de como se avaliar as atividades dos alunos remotos, não só através de tarefas tradicionais como testes, mas verificando, em tempo-real, as ações dos alunos e assim possibilitando ao professor um acompanhamento mais completo das atividades dos estudantes. De acordo com os recursos computacionais existentes, a utilização de um Sistema de Alertas é a opção que melhor se adequa a estas finalidades, pois com este tipo de sistema é possível acompanhar as atividades dos alunos em cursos a distância. O objetivo deste trabalho é apresentar um Sistema de Alertas Inteligentes para apoio ao ensino, que detecta problemas nas atividades dos alunos em cursos na Web e realiza ações corretivas adequadas. Este sistema está parcialmente integrado ao ambiente Tapejara do Instituto de Informática da UFRGS – Sistemas Inteligentes de Ensino na Web - que consiste em um sistema de construção e acompanhamento de cursos disponibilizados via Internet. A principal característica do Sistema de Alertas Inteligentes é a busca de situações críticas como, por exemplo: aluno apresenta baixo desempenho nos exercícios, a estratégia de ensino não corresponde ao perfil do estudante, aluno não está comparecendo às atividades do curso, etc. Com isto, este sistema pode auxiliar o professor (tutor virtual) a ter um acompanhamento mais preciso sobre as atividades realizadas pelo estudante e assim, adaptar as aulas às características do aluno, sem, com isto, acarretar numa sobrecarga de trabalho.

Atualmente, a sociedade tem experimentado uma grande transformação devido à crescente incorporação da tecnologia em seu cotidiano. Estas mudanças demonstram o grande avanço tecnológico experimentado nas últimas décadas, principalmente na área de Redes e Telecomunicações. Este contexto tem gerado uma crescente procura por profissionais desta área, com um perfil que privilegie, além do conhecimento técnico, outras habilidades consideradas importantes, como o pensamento crítico, o auto-aprendizado e a habilidade para trabalhar em equipe, habilidades estas que não são normalmente focadas nos cursos atuais. Estas habilidades são estimuladas nas abordagens centradas nos alunos, com destaque ao Problem-Based Learning (PBL), uma abordagem na qual o aluno é exposto a problemas, sem nenhum conhecimento prévio, e que, para resolvê-los, precisa pesquisar e analisar novas informações, visando sua aplicação na solução dos mesmos. Apesar da grande utilização do PBL em diversas instituições no mundo, existem poucas ferramentas de software que dão apoio para sua total aplicação. Por outro lado, mesmo sendo bem estruturado, o PBL não sugere indicações de como assimilar melhor novas experiências, de como buscar o conhecimento em experiências anteriores e como desenvolver problemas atuais e interessantes com características reais. Estas dificuldades podem ser minimizadas com a utilização do CBR (Case-Based Reasoning). Entre as aplicações CBR desenvolvidas especificamente na área de Redes de Computadores, pode-se destacar o sistema DUMBO, um sistema CBR, desenvolvido na UFRGS, especificamente para o diagnóstico de problemas em Redes de Computadores. A integração com o DUMBO permite à abordagem PBL ser aplicada com maior eficiência, utilizando sua biblioteca de casos como ferramenta de pesquisa e para a sugestão de novos problemas a partir de casos reais e atuais. Com base nestas afirmações, este trabalho apresenta a proposta e o desenvolvimento de um protótipo de ambiente de aprendizado para o ensino de Redes de Computadores, utilizando a abordagem PBL em conjunto com a abordagem CBR através do sistema DUMBO.

Metadados vêm sendo utilizados amplamente para descrever objetos de aprendizagem na Web. Contudo, mesmo que a adoção de um único padrão de metadados pudesse assegurar a reusabilidade de recursos e interoperabilidade entre aplicações, ainda não existe um esquema de metadados que seja apropriado para preencher todos os requisitos de cada aplicação. Com isso, a criação de novos padrões de metadados e perfis de aplicação torna-se constante com o passar dos anos. Atualmente, a Web está sendo estendida pela Web Semântica de forma sistemática. A integração dos seus dados vem sendo obtida em grande parte pela adoção de ontologias. A presente dissertação propõe uma abordagem de representação de conhecimento em três camadas baseada em ontologias para metadados educacionais. Esta abordagem é composta de ontologias modulares com intuito de aumentar o reuso e otimizar o processamento de inferências dos metadados. Além disto, é proposto um método de interoperabilidade entre metadados descritos em XML e OWL para a proposta de ontologias modulares. Os resultados apresentaram ganhos quanto ao uso de ontologias modulares e verificações de cardinalidades em mundo fechado. As ontologias propostas apresentam uma representação de conhecimento de forma unificada e são compatíveis com as tecnologias atuais da Web Semântica. / Metadata has been broadly employed to describe learning objects on the Web. However, even with the adoption of a unique metadata standard could secure reusability of resources and interoperability among applications, there is no metadata schema that would be enough to comply with all requirements of each application yet. Therewith, the creation of new metadata standards and profile applications are regularly over the years. Nowadays, the Semantic Web is extending the Web systematically. The integration of data has been activated mostly by the adoption of ontologies. This dissertation proposes an approach to knowledge representation in three layers based on ontologies for educational metadata. This approach is composed of modular ontologies that aim improve reuse and optimize the inference processing of metadata. Beyond that, an interoperability method is proposed to metadata described in XML and OWL to the modularized ontologies. The results show some optimization in using modular ontologies and cardinality verification in a closed world. The proposed ontologies unify the knowledge representation and they are compatible with the current Semantic Web technologies.

Esta dissertação situa-se no projeto de pesquisa intitulado "Um Modelo Computacional de Aprendizagem a Distância Baseada na Concepção Sócio- Interacionista". Este projeto se enquadra na visão de aprendizagem situada, isto é, na concepção de cognição como uma prática social baseada na utilização de linguagem, símbolos e signos. O objetivo é a construção de um ambiente de Educação a Distância, implementado como um sistema multiagente composto por agentes artificiais e agentes humanos, inspirando-se na teoria sócio-interacionista de Vygotsky. Nesta sociedade, todos os personagens (aprendizes e agentes artificiais) são modelados como agentes sociais integrados em um ambiente de ensino-aprendizagem. A arquitetura deste sistema é formada pelos seguintes agentes artificiais: agente diagnóstico, agente mediador, agente colaborativo, agente semiótico e agente social. Os agentes humanos que interagem com o sistema desempenham o papel de tutores, aprendizes ou ambos. Esta dissertação visa à concepção e à implementação de um dos agentes desta arquitetura: o agente semiótico. Esta concepção foi baseada na Engenharia Semiótica, em particular para a apresentação do material instrucional utilizado no processo de ensinoaprendizagem.

O presente trabalho insere-se no contexto das pesquisas realizadas no Laboratório de Computação & Música do Instituto de Informática da UFRGS. Com ele pretendemos fundamentar e investigar possibilidades em educação musical através da World Wide Web (WWW ou, simplesmente, Web). Para isso, em um primeiro momento, investigamos como desenvolver adequadamente sistemas educativo-musicais para a Web. Queremos aproveitar uma das principais vantagens que a Web oferece para a educação: a de facilitar a disponibilização e o acesso ao conteúdo educativo. Especificamente nesta área do conhecimento - Música -, é rara a pesquisa visando utilizar a Web como suporte. A Internet continua impondo sérias limitações ao emprego de multimídia e ainda mais quando seus dados representam informações sonoras e musicais. Devido a isso, os poucos estudos existentes optam ou por uma simplificação exagerada do sistema ou por soluções proprietárias muito complicadas, que podem reduzir a facilidade de acesso do público-alvo. Assim, no presente trabalho procuramos encontrar um meio-termo: uma solução de compromisso entre a funcionalidade que se espera de tais sistemas, a sua operacionalidade e a simplicidade que a Internet ainda impõe. Para atingir esse objetivo, nos concentramos em promover a interatividade entre o aluno e um ambiente de aprendizado distribuído para o domínio musical. Buscamos fundamentar essa interatividade a partir de: a) conceitos pertinentes a uma interação de boa qualidade para propósitos de ensino/aprendizagem; e b) adoção de tecnologias da Web para música que permitam a implementação adequada desses conceitos. Portanto este trabalho é eminentemente interdisciplinar, envolvendo principalmente estudos das áreas de Interação Humano-Computador, Educação Musical e Multimídia. Após essa fase inicial de fundamentação, investigamos uma solução possível para esse problema na forma de um protótipo de um sistema educativo-musical na Web, tendo em vista os seguintes requisitos: · Ser fácil de programar, mas suficiente para satisfazer os requisitos de sistemas musicais. · Ser acessível, útil e usável pelos seus usuários (notadamente alunos e educadores musicais). Esse protótipo - INTERVALOS, que visa auxiliar o ensino/aprendizagem da teoria de intervalos, arpejos e escalas musicais - é uma ferramenta que pode ser integrada a um ambiente mais completo de educação musical na Web, incluindo as demais tecnologias da Internet necessárias para implementar Ensino a Distancia de música nesse meio. INTERVALOS foi submetido a avaliações de usabilidade e avaliações pedagógicas, por meio das quais pretendemos validar o grau de adequação da fundamentação teórica (conceitos) e tecnológica (tecnologias) para educação musical baseada na Web.