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Título: Vantagens e desvantagens no desenvolvimento de Recursos Educativos para Dispositivos Móveis
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Caio da Silva de Miranda
1 Instituto Superior de Engenharia do Porto Título: Vantagens e desvantagens no desenvolvimento de Recursos Educativos para Dispositivos Móveis Subtítulo: CV Learning Mobile - Software Educativo sobre Organização Administrativa de Cabo Verde José Afonso Mendes Tavares Zego Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática Área de Especialização em Arquitecturas, Sistemas e Redes Orientador: Eng.ª Paula Escudeiro Co-orientador: Eng.º Nuno Escudeiro Júri: Presidente: João Paulo Jorge Pereira, Professor Adjunto, ISEP Vogais: Rosa Maria do Nascimento da Silva Reis, Assistente, ISEP Paula Maria de Sá Oliveira Escudeiro, Professor Adjunto, ISEP Nuno Filipe Fonseca Vasconcelos Escudeiro, Assistente, ISEP Porto, Outubro 2011
2 Agradecimentos Concluída a dissertação, gostaria de deixar algumas palavras de agradecimento às pessoas que tornaram a sua realização possível. Agradeço à minha família pelo apoio incondicional que sempre me prestaram ao longo do curso, aos meus pais, Afonso e Lourdes, aos meus irmãos David, Vera e Daniel, a minha avó Paulina e a minha sobrinha Nadirah. Em especial, agradeço a Rita Sousa pelo apoio prestado ao longo da dissertação. Agradeço o acompanhamento da Orientadora e Co-orientador do projecto, Eng.ª Paula Escudeiro e Eng.º Nuno Escudeiro. Finalmente, a todos que directa ou indirectamente contribuíram para o sucesso da dissertação. I
3 Resumo Não é recente a contribuição das tecnologias de informação e comunicação em processos de ensino/aprendizagem, no sentido da proliferação de conhecimento, de forma fácil e rápida. Com a contínua evolução tecnológica, surgem novos conceitos relativamente a processos de ensino/aprendizagem assentes nessas tecnologias. A aprendizagem por meio de dispositivos móveis, o m-learning, é um exemplo, sendo um campo de investigação educacional em franca evolução, que explora essencialmente a mobilidade e a interactividade. No âmbito desta dissertação, pretende-se analisar a tecnologia m-learning, fazendo referência as principais vantagens e desvantagens desta tecnologia. Neste sentido, e por pretendermos dar o nosso contributo ao ensino cabo-verdiano, onde a utilização de tal tecnologia é ainda inexistente, desenvolveu-se a aplicação CV Learning Mobile, um software educativo sobre a Organização Administrativa de Cabo Verde, como resultado do estudo efectuado. Palavras-chave: Software Educativo Evolução Tecnológica M-Learning (vantagens/desvantagens) Mobilidade Interactividade II
4 Abstract It is not recent the contribution of information and communication technologies in teaching / learning processes, in the sense of the knowledge proliferation, in an easy and fast way. With the continuous technological evolution, new concepts emerge linked to processes based on these technologies. The learning through mobile devices, m-learning is an example, one field of educational research in frank evolution, which essentially explores the mobility and interactivity. In the scope of this dissertation, it intends to analyze the technology m-learning, making reference the main advantages and disadvantages of this technology. In this sense, and wanting to give a contribution to the Capeverdian teaching/learning, where the use of such technology is still inexistent, the educational software CV Learning Mobile related to "Administrative Organization of Cape Verde" stands as a result of the study. Keywords: Educational Software Technological Developments M-Learning (advantages / disadvantages) mobility interactivity III
5 Índice Agradecimentos... I Resumo... II Abstract... III Lista Figuras... VII Lista Tabelas... IX Lista Acrónimos... X 1. Introdução Contexto Objectivos Metodologia Estrutura do relatório Estado da Arte Evolução dos dispositivos móveis Princípios pedagógicos Teorias de Aprendizagem Teorias de Ensino Estilos Cognitivos Concepção e desenvolvimento de conteúdos educativos digitais Metodologia para o desenvolvimento de softwares educativos Desenho da Interface de softwares educativos Princípios da Interface - Desenho Layout Princípios da Interface - Desenho conteúdo Papel do aprendente Ensino à distância E-Learning M-Learning Classificações de Sistemas M-Learning Teoria da Actividade como aporte teórico para m-learning Plataformas de desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis Plataforma Android Plataforma Windows Phone Adaptabilidade de ambientes virtuais de aprendizagem para dispositivos móveis Etapas do processo de adaptabilidade Mobile Cloud Computing Cenários de aplicação Aplicações exemplo IV
6 Análise dos Softwares Desenvolvimento de recursos educativos para dispositivos móveis Vantagens e desvantagens CV Learning Mobile - Software Educativo sobre Organização Administrativa de Cabo Verde Objectivos Aspectos gerais de concepção Referencial teórico Situação tecnológica actual em Cabo Verde Público-alvo Teoria de aprendizagem adoptada Papéis de utilização Aspectos de implementação Tecnologias Arquitectura do Software Componente Software Educativo Objectos do componente Diagrama casos de uso Sumário de funcionalidades gerais Modelo de dados Componente Quiz Objectos do componente Diagrama Casos de uso Sumário de funcionalidades gerais Modelo de dados Principais interfaces gráficas Componente Software Educativo Modelo Interface Modelo Navegação Componente Quiz Modelo Interface Como funciona o Quiz? Gerar Quiz Validação de questões Estatísticas Quiz Requisitos mínimos de funcionamento Avaliação do Software Considerações finais e trabalho futuro Conclusões V
7 7. Referências Bibliográficas Apêndice I Manual de utilizador Apêndice II Questionário de avaliação do Software Apêndice III Directrizes para avaliação de objectos de aprendizagem VI
8 Lista Figuras Figura 1 Dispositivos Móveis... 4 Figura 2 - Classificação geral de sistemas M-Learning Figura 3 Arquitectura Android Figura 4 Arquitectura da plataforma Windows Phone Figura 5 Modelo M-AVA Figura 6 Cloud Computing Figura 7 MobileMaths Figura 8 - iaptitude Figura 9 - Componentes do CV Learning Mobile Figura 10 Mapa Cabo Verde Figura 11 Localização geográfica de Cabo Verde Figura 12 Eclipse IDE com plugin Android Figura 13 Arquitectura de Software do CV Learning Mobile Figura 14 Diagrama Casos de uso do componente SWE Figura 15 Modelo de dados do componente SWE Figura 16 Diagrama Casos de uso do componente Quiz Figura 17 Modelo de dados do componente Quiz Figura 18 Painel inicial do CV Learning Mobile Figura 19 Separador Conteúdo do componente SWE (interface principal) Figura 20 Separador Pesquisar do componente SWE Figura 21 Separador Extra do componente SWE Figura 22 Esquema de navegação do componente SWE Figura 23 Separador Quiz do componente Quiz (Interface principal) Figura 24 Separador Quadro Honra do componente Quiz Figura 25 Separador Configurações do componente Quiz Figura 26.a Questão tipo escolha múltipla Figura 26.b Questão tipo verdadeiro/falso Figura 27 Preferências Quiz Figura 28 Gerar Quiz Figura 29 Mensagem de erro (Quiz) Figura 30 Mensagem pontuação obtida (questão Quiz) Figura 31 Mensagem de mudança de fase (Quiz) Figura 32 Mensagem final (Quiz) Figura 33 Estatísticas Quiz Figura 34 Apreciação global do CV Learning Mobile Figura 35 Resultados questionários VII
9 Figura 36 Inicialização do CV Learning Mobile Figura 37 Desinstalação do CV Learning Mobile Figura 38 Exemplo pesquisa de ilha Figura 39 Exemplo Pesquisar informação detalhada de cidade Figura 40 Exemplo - Pesquisar tópico relevante de cidade Figura 41 Configuração do ambiente de visualização Figura 42 Exemplo Consultar tema extra (Componente SWE) Figura 43 Exemplo Consultar galerias de imagens Figura 44 Versão do CV Learning Mobile Figura 45 Instruções Quiz Figura 46 Adicionar questão (Quiz) Figura 47 Eliminar questão (Quiz) VIII
10 Lista Tabelas Tabela 1 Paradigma actual de ensino/aprendizagem... 7 Tabela 2 - Principais vantagens e desvantagens do ensino à distância Tabela 3 Metodologia (resumida) proposto por Uden Tabela 4 Cronograma histórico de Cabo Verde Tabela 5 Dicionário de dados (Componente SWE) Tabela 6 Dicionário de dados (Componente Quiz) Tabela 7 Questionário de avaliação do Software Tabela 8.a Directrizes para avaliação de objectos de aprendizagem: Aspectos pedagógicos Tabela 8.b Directrizes para avaliação de objectos de aprendizagem: Aspectos técnicos IX
11 Lista Acrónimos AICC API AVA GPRS GSM ID IEEE IOA ios IrDA LAN M-AVA OHA PDA RAM ROM SCORM SDK URL WAN Aviation Industry CBT Committee Application Programming Interface Ambiente Virtual de Aprendizagem General Packet Radio Service Global System for Mobile Communications Instructional-Design Institute of Electrical and Electonics Engineers Interface objecto-acção iphone OS Infrared Data Association Local Area Network Ambiente Virtual Aprendizagem (dispositivos móveis) Open Handset Alliance Personal Digital Assistants Random Access Memory Read Only Memory Sharable Content Object Reference Model Android Software Development Kit Uniform Resource Locator Wide Area Network X
12 1. Introdução 1.1. Contexto É notório o avanço tecnológico dos dispositivos móveis 1 nos últimos anos, embora persistam algumas limitações que em determinadas situações assumem contornos difíceis de superar. Este avanço deve-se, principalmente, a dois factores determinantes: a) a contínua evolução das características dos dispositivos móveis, a todos os níveis, nomeadamente, o aumento contínuo da capacidade de processamento, novas estratégias de optimização de processamento, etc., e b) a evolução das comunicações sem fio, quer ao nível da acessibilidade e rapidez, quer ao nível da segurança das comunicações. A evolução dos dispositivos móveis veio propiciar uma aposta cada vez mais firme no paradigma de ensino/aprendizagem assente em dispositivos móveis, o m-learning. O m-learning é a área de conhecimento onde os dispositivos móveis são usados com objectivos educacionais, procurando auxiliar o processo de ensino/aprendizagem, explorando ao máximo a mobilidade dos intervenientes no processo. O desenvolvimento de recursos educativos, neste contexto, deixa antever uma utilização ubíqua deste tipo de aplicações Objectivos O principal objectivo da dissertação assenta na análise das principais vantagens e desvantagens no desenvolvimento de recursos educativos para dispositivos móveis. Com o intuito de evidenciar as principais limitações e aspectos positivos desta tecnologia, foi desenvolvido um software educativo, cujo tema tratado consiste na problemática da "Organização Administrativa de Cabo Verde" Metodologia A metodologia adoptada no âmbito deste projecto baseou essencialmente no método de análise empírico, no que diz respeito ao processo de desenvolvimento do protótipo. Os procedimentos de recolha de dados seguiram as seguintes abordagens: Natureza: Pesquisa Aplicada - conhecimentos para aplicação prática dirigidos à solução de problemas específicos; 1 No âmbito deste projecto, as referências feitas a dispositivos móveis referem-se, exclusivamente, a telefones móveis inteligentes (Smartphones) e PDA s (Personal Digital Assistants). 1
13 Abordagem do problema: Pesquisa Qualitativa - Ambiente natural como fonte directa de dados, com enfoque indutivo sobre o conteúdo recolhido; Objectivos: Pesquisa Exploratória - levantamentos bibliográficos e análise de exemplos. (pesquisas bibliográficas e casos de estudos) 1.4. Estrutura do relatório O relatório divide-se em quatro partes. Inicialmente fez-se um levantamento do estado da arte, com o objectivo de introduzir alguns conceitos gerais relacionados com o tema em estudo, nomeadamente, (1) a evolução dos dispositivos móveis, os princípios pedagógicos, os princípios que contribuem para concepção de recursos educativos eficazes e eficientes, algumas referências a plataformas de desenvolvimento de recursos educativos para dispositivos móveis, os paradigmas de ensino à distância e arquitecturas de desenvolvimento de recursos educativos para dispositivos móveis. Posteriormente, (2) foram dissecadas as principais vantagens e desvantagens no desenvolvimento de recursos educativos para dispositivos móveis. Depois de efectuado um estudo aprofundado do tema em causa (3) foi desenvolvido um protótipo, com o intuito de colocar em prática os conhecimentos então adquiridos. Nesta secção do relatório são abordados, também, os testes realizados e a avaliação do software. Por último, são mencionadas (4) as conclusões e trabalho futuro a retirar do estudo feito no âmbito desta dissertação. 2
14 2. Estado da Arte 2.1. Evolução dos dispositivos móveis O mercado dos dispositivos móveis era praticamente inexistente até o ano de 1993, quando, em Agosto, a empresa Apple, depois de algumas tentativas, introduz no mercado o primeiro dispositivo do género, o Newton Message Pad. Por essa altura, outras empresas desenvolviam dispositivos similares que viriam, posteriormente, a contribuir para o crescimento de um mercado inteiramente novo, dos Personal Digital Assistants (PDA s). O Newton Message Pad possuía uma variedade de aplicações de organização pessoal, como agenda de endereços, calendários, notas, etc., bem como capacidade de comunicação como ou fax. O dispositivo apresentava uma interface sensível ao toque, baseada numa caneta própria, um motor de reconhecimento de escrita configurável, de difícil manuseamento, 640 kilobytes de memória RAM e 4 MegaBytes de ROM. A primeira versão apresentava algumas deficiências, não tendo a repercussão pretendida pela empresa. Em 1994, a Apple corrige alguns problemas registados na primeira versão e lança, em Março, uma nova versão do projecto, denominado Newton Message Pad 100. Outras versões foram desenvolvidas, em 1996, o Newton Message Pad 130, em 1997, o Newton Message Pad 2000 e mais tarde a última versão do projecto, o Newton Message Pad Até 1996, os melhoramentos limitavam-se, praticamente, ao aumento da memória dos dispositivos e na eliminação de bugs que persistiam das versões anteriores. Contudo, em 1997, as alterações introduzidas apresentavam, para além de resolução de bugs e do aumento contínuo da memória (RAM e ROM) e consequentemente aumento da velocidade de processamento e capacidade de armazenamento, melhoramentos significativos ao nível da qualidade da imagem do ecrã, capacidade de processamento muito superior ao antecessor, nova porta InterConnect para diferentes tipos de conexões OS, incluindo suporte para 2 cartões PCMCIA, 5 MB de memória RAM, etc. [1] O mercado dos dispositivos móveis ganha maior dimensão em 1996, com vários lançamentos de dispositivos móveis, aumentando a concorrência no sector, exigindo, portanto, dispositivos cada vez mais capazes e eficientes. A maior concorrência do projecto Newton viria a ser os dispositivos Pilot 1000 e 5000, desenvolvidos pela U.S Robotics. Ao contrário do que sucedera com os primeiros dispositivos da Apple, o Pilot 1000 e o Pilot 5000 obtiveram excelentes resultados, com uma grande aceitação no mercado, controlando em finais de 1997 cerca de 2/3 do mercado. Estes dispositivos viriam a ser as bases de toda a plataforma Palms, permanecendo actualmente no mercado. Uma das principais e determinante vantagem do Pilot foi a simplicidade apresentada, apesar de oferecer poucas funcionalidades, tinha, porém, a particularidade de não funcionar como dispositivo stand alone, possuindo uma arquitectura que permitia a troca de informações com um computador (desktop) com facilidade e rapidez. Outras versões foram desenvolvidas, nomeadamente a Palm III, em Março de 1998, com novas funcionalidades como, por exemplo, a possibilidade de troca de informações entre dispositivos Palm III, através de transmissões por infravermelho sem fio [2]. 3
15 Em finais de 1996, surge o sistema operativo Windows CE 1.0, da Microsoft, sendo suporte lógico de dois dispositivos, o NEC MobilePro 200 e o Casio Cassiopeia A-10, lançados no mesmo ano. O impacto no mercado não foi expressivo, não tendo a plataforma da Microsoft obtido grande aceitação, registando uma entrada tímida no sector, devido ao facto de não apresentar vantagens comparativamente as outras tecnologias concorrentes. Actualmente, as características (Hardware e Software) dos dispositivos móveis são incomparavelmente superiores as observadas no passado, apresentando um contínuo crescimento qualitativo a uma velocidade vertiginosa. Esta evolução, associada à crescente utilização destes dispositivos, veio propiciar um novo paradigma de ensino/aprendizagem, em que os dispositivos móveis são vistos como potenciais ferramentas educativos. Figura 1 Dispositivos Móveis 2.2. Princípios pedagógicos Teorias de Aprendizagem As teorias de aprendizagem representam estudos que incidem no comportamento humano, numa perspectiva interna, no processo de assimilação de conhecimento. Estas teorias exploram estilos cognitivos que conduzem o aprendente a compreensão de conteúdos educativos, resolução de problemas e a aprender a relacionar com os outros. Neste capítulo serão descritas as principais abordagens pedagógicas, evidenciando as características mais relevantes de cada teoria. Estas teorias seguem, de modo geral, uma de duas perspectivas distintas, isto é: a) o aprendente constrói seu próprio conhecimento a partir de suas próprias experiências e da relação entre este e o objecto de aprendizagem (Perspectiva Construtivista), e b) a aprendizagem acontece mediante adopção de modelos de comportamento conduzindo a respostas positivas ou negativas (Perspectiva Comportamentalista). Embora as teorias de aprendizagem normalmente sejam descritas como antagónicas, podem ser ambas consideradas na concepção de um objecto de aprendizagem, colocando-o, portanto, em determinado ponto num continuum que vai de uma abordagem à outra, estabelecendo desta forma uma relação complementar [25]. 4
16 Behaviorismo Segundo Schuman [9], O behaviorismo baseia-se nas mudanças de comportamento observáveis. Um dado modelo de comportamento é repetido até que o mesmo ser torne automático. A teoria behaviorista [Lima and Capitão, 2003] alicerça-se no estudo dos comportamentos observáveis a partir das reacções do indivíduo a estímulos externos do meio ambiente, ignorando quaisquer processos mentais que possam ocorrer, entretanto. O conhecimento é considerado como dado e absoluto, ou seja, existe no meio ambiente e universalmente aceite, e a aprendizagem como processo passivo, que descarta os processos mentais que possam suceder no aprendiz. Cognitivismo De acordo com Schuman [9], o cognitivismo baseia-se nos processos mentais subjacentes ao comportamento. As mudanças no comportamento são observadas e utilizadas como indicadores do que está a acontecer na mente do aprendiz. A teoria cognitiva [Lima and Capitão, 2003] considera, contrariamente ao behaviorismo, os processos mentais como principais objectos de estudo. O processo de aprendizagem é determinado pelo meio ambiente e o indivíduo adapta-se às circunstâncias do meio. Contudo, tal como sucede com o behaviorismo, o conhecimento é visto como dado e absoluto, porém a aprendizagem é vista como um processo que cria na memória do indivíduo representações simbólicas da realidade exterior [Wilhelmsen et al., 1999a]. Brown et al. [Brown et al., 1989] [23] defendem que a aprendizagem cognitiva apoia o processo de aquisição de conhecimentos, numa determinada área, permitindo que os aprendentes possam adquirir, desenvolver e utilizar ferramentas no domínio de uma actividade autêntica, ou seja, pode impulsionar a capacidade de compreensão e interiorização do conhecimento. Construtivismo Schuman [9] define a teoria construtivista como processo de aprendizagem que baseia na premissa de que todos nós construímos a nossa perspectiva do mundo, através da experiência individual e da estrutura mental do conhecimento que cada indivíduo possui. Na literatura actual existem diversas definições desta teoria, mas todas elas convergem para um conjunto de princípios básicos. Lima et al. [Lima and Capitão, 2003], dá-nos uma compilação desses princípios, a saber: a. O conhecimento é construído activamente pelo aprendiz, isto é, não é imposto; b. A aprendizagem é, ao mesmo tempo, um processo activo e reflexivo; c. A interpretação alcançada numa nova experiência pelo aprendiz é influenciada pelo seu conhecimento prévio; d. As interacções sociais introduzem perspectivas múltiplas na aprendizagem, e 5
17 e. A aprendizagem requer a compreensão do todo assim como das partes e estas deverão ser entendidas no contexto do todo. A aprendizagem deve, por isso, centrar-se em contextos e não em factos isolados. No essencial, o construtivismo baseia-se na construção do conhecimento de um indivíduo, o qual é visto como relativo e falível, apoiando a prática pedagógica em relação à interactividade, a aprendizagem cooperativa, à autonomia do aprendente e a forma de trabalhar o erro [Wilhelmsen et al., 1999b] [Costa and Franco, 2005]. Esta teoria vem sendo, ultimamente, utilizada como uma das principais abordagens pedagógicas nos processos de ensino/aprendizagem em ambientes educativos Teorias de Ensino As teorias de ensino 2 assentam nas teorias de aprendizagem, já referidas neste capítulo, cujo propósito consiste em fornecer orientações à prática educativa, isto é, como ensinar. As teorias de ensino estão em constante evolução, acrescentado valentias às existentes [Snelbecker,1999]. Actualmente, existem diversas teorias de ensino, porém, possuem um conjunto de características em comum [Lima and Capitão, 2003]: a. Orientadas ao desenho dos conteúdos fornecem orientações na utilização de métodos específicos para alcançar um determinado objectivo de aprendizagem. b. Estratégias e situações As teorias contemporâneas identificam, normalmente, métodos ou estratégias que facilitam a aprendizagem e as situações nas quais esses mesmos métodos deverão ser aplicados ou não. c. Segmentação do método A segmentação dos métodos de aprendizagem em componentes com maior nível de detalhe, permite criar diferentes modos de aplicação do mesmo. d. Métodos probabilísticos Os métodos são probabilísticos na medida em que não garantem resultados de aprendizagem, no entanto aumentam a probabilidade da sua ocorrência. Comummente confunde-se teorias de ensino com teorias de aprendizagem, o que não corresponde à verdade. As teorias de aprendizagem são descritivas, ou seja, descrevem a sequência de eventos que conduz a um resultado educacional, explicando o processo cerebral do aprendiz quando a aprendizagem ocorre, enquanto as teorias de ensino são prescritivas, ou seja, especificam processos externos ao aprendiz que conduzem a aprendizagem. Nota-se que ambas as teorias são importantes e complementares [Lima and Capitão, 2003]. 2 Também conhecidas por teorias de desenho de instrução ou simplesmente por ID (Instructional-Design) 6
18 A tabela 1 descreve o paradigma actual do ensino/aprendizagem, segundo a perspectiva de Lima et al. [Lima and Capitão, 2003]. Tabela 1 Paradigma actual de ensino/aprendizagem (Adaptada de [Lima and Capitão, 2003]) Método pedagógico Assenta na teoria Construtivista. O conhecimento é construído pelo próprio aprendiz. A aprendizagem é um processo intelectual e social e é influenciada pela cultura e pela interacção da base de conhecimentos do aprendiz com as novas experiências de aprendizagem. Aprendizagem centrada e controlada pelo aprendiz. Aprendizagem integrada com factos reais. Aprendizagem cooperativa e trabalho em equipa. Estilos heterogéneos de aprendizagem. Organização ou Instituto de ensino Fontes de recursos de aprendizagem distribuídos. Com o objectivo de preparar indivíduos para a sociedade do conhecimento e a formação, em diversas actividades profissionais, ao longo da vida. Ensino focalizado na quantidade e qualidade de aprendizagem. Conteúdos educativos Centralizados no aprendiz e em casos reais. Personalizados. Diversidade (conteúdos e actividades de aprendizagem) Dinâmicos Acesso a uma infinidade de informações globais Papel do Professor ou Formador Outrora centro do saber, assume funções de guia auxiliar. Agente facilitador do processo de aprendizagem. Integrar experiências reais em contextos relevantes. Ensinar a pesquisar, seleccionar, relacionar entre si, analisar, sintetizar e aplicar informação Motivar e despertar curiosidades Fomentar trabalho em equipa Fomentar a aprendizagem cooperativa, o diálogo social e democrático e a apreciação de múltiplas perspectivas. Desenvolver o espírito crítico Estimular o rigor intelectual Desenvolver a autonomia Papel do aprendiz Construtor activo de conhecimento Aprender a construir o seu próprio conhecimento Trabalhar de modo cooperativo Manifestar pensamento crítico Iniciativa e diversidade de perspectivas Avaliação Testes de conhecimento e projectos de trabalho 7
19 Estilos Cognitivos Entende-se estilos cognitivos como processos preferenciais pelo qual um indivíduo processa a informação, descrevendo o seu modo típico de pensar, relembrar ou resolver problemas [18]. Given [Given, 2002] realça a importância da identificação dos estilos cognitivos no sentido de estabelecer uma ligação entre o ensino e os modos como os aprendentes preferem aprender e, por conseguinte, atingir melhores resultados e maior disponibilidade para aprender. Conhecer e aproveitar estes fenómenos torna-se um importante elemento na concepção de aplicações/sistemas de aprendizagem mais eficazes para um dado público-alvo. Hodgins [19] afirma que quanto mais se conhece o indivíduo para a concepção de um sistema de aprendizagem, maior é a oportunidade para lhe proporcionar informação adequada. Estudos relacionados com este tema enfatizam que os aprendentes aprendem melhor quando a abordagem ao conhecimento assenta nos seus modos preferenciais de aprendizagem, o que reforça a ideia da importância dos estilos cognitivos no desenvolvimento de aplicações/sistemas de aprendizagem [18]. Autores como Honey e Munford [Honey and Mumford, 2000] consideram também que em cada indivíduo é possível identificar características de vários estilos cognitivos, sendo normalmente identificado um estilo dominante. Existem na literatura inúmeros estudos que apresentam vários estilos cognitivos associados ao processo de aprendizagem, destacando entre os quais o modelo proposto por Honey e Munford. Segundo Honey et al. é possível enquadrar os estilos cognitivos em quatro grupos distintos, considerando as principais características das pessoas, a saber [15]: a) Estilo Activo (valoriza dados da experiência, entusiasma-se com novas tarefas e é muito ágil), b) Estilo Reflectivo (actualiza dados, estuda, reflecte e analisa), c) Estilo Teórico (é lógico, estabelece teorias, princípios, modelos, procura a estrutura, sintetiza) e d) Estilo Pragmático (aplica a ideia e faz experiências). Já Bariani [Bariani,1998][17] reagrupa os estilos cognitivos em outros tantos grupos, com as seguintes características: Dependência/Independência de campo Dependência de campo sofre influência do contexto na percepção da informação. Independência de campo - tende a perceber a informação de forma analítica sem ser influenciado pelo contexto. Impulsivo/Reflexivo Impulsivo tende a dar respostas sem premeditação suficiente. Reflexivo considera-se a tendência para examinar e reflectir sobre as possibilidades de soluções alternativas, analisando e diferenciando uma configuração complexa de estímulos em suas partes componentes. Convergente/Divergente Convergente relaciona-se com o pensamento lógico e com o raciocínio. Divergente associado à criatividade, a respostas imaginativas, originais e fluentes. 8
20 Holista/Serialista Holista dá maior ênfase ao contexto global desde o início de uma tarefa; prefere examinar uma grande quantidade de dados, procurando padrões e relações entre eles. Serialista dá maior ênfase em tópicos separados e em sequências lógicas, procurando, posteriormente, padrões e relações no processo, para confirmar ou não suas hipóteses Concepção e desenvolvimento de conteúdos educativos digitais O recurso a suportes tecnológicos no processo de ensino/aprendizagem assume, actualmente, como importante ferramenta de apoio, proporcionando um novo paradigma no que toca à exposição interactiva de conteúdos educativos. Os meios tecnológicos, neste contexto, desempenham funções de recursos didácticos que fornecem informações, permitindo interacções e comunicações síncronas e assíncronas, dinamizando práticas pedagógicas, permitindo as mais diversas estratégias de ensino/aprendizagem, facultando ao aprendiz a possibilidade de executar tarefas segundo seu ritmo e preferências, proporcionando, desta forma, a construção do conhecimento. Como consequência, vale realçar a importância da concepção e desenvolvimento de softwares educativos como potenciais objectos de aprendizagem, em alternativa aos métodos tradicionais de ensino, possibilitando práticas pedagógicas inovadoras. Deste modo, métodos pedagógicos 3 podem ser explorados recorrendo aos recursos oferecidos pelas tecnologias digitais, produzindo conteúdos educativos, que podem, por exemplo, estimular o aprendiz colocando-o no centro do processo de aprendizagem, para que este desenvolva capacidades cognitivas associadas às várias áreas do conhecimento. O processo de desenvolvimento de softwares educativos requer um esforço conjunto envolvendo tanto a vertente de análise do conteúdo que se pretende transmitir, quanto os métodos pedagógicos e didácticos que constituem a base de toda a aplicação de ensino e aprendizagem, isto é, para gerar softwares educativos de qualidade é conveniente que a análise do sistema a desenvolver considere os princípios orientadores que revelam as diversas formas de como se aprende (teorias de aprendizagem) e o conteúdo educativo adequado. Havendo essa necessidade, impõem-se algumas questões na fase inicial de desenvolvimento, permitindo, assim, projectar aplicações hábeis, que permitem atingir eficientemente os objectivos [20]. 3 Métodos pedagógicos que vão desde da selecção do conteúdo a ser apresentado e das estratégias mais adequadas até a compreensão do processo de ensino/ aprendizagem e das interacções entre o aprendiz envolvido no processo e o conteúdo, mediante recursos tecnológicos 9
21 Questões como: Quais os conceitos relevantes do conteúdo, tendo como referência a realidade do aprendiz? Quais mecanismos facilitam a compreensão dos temas a tratar? Quais métodos ajudam a aprofundar a compreensão destes temas? Metodologia para o desenvolvimento de softwares educativos O desenvolvimento de softwares educativos deve basear-se numa metodologia que segue uma abordagem sistemática e interactiva, que assegura o ensino e auxilie na aprendizagem permitindo o acesso à grande quantidade de informações, catalogadas de forma a atender a diferentes solicitações dos aprendizes. De acordo com Silveira [Silveira, 1999], para que haja uma boa execução de um projecto do género é de suma importância a implementação de uma metodologia consistente 4. O conceito de metodologia é compreendido como um conjunto de normas, procedimentos, técnicas e ferramentas de análise que determinam o padrão pretendido para o desenvolvimento de projectos de sistemas ou aplicações educativas [20]. Sucintamente, este processo caracteriza-se por dividir todo o processo de concepção em etapas, abarcando cada uma das etapas um conjunto de procedimentos e actividades que devidamente conjugados permitem a resolução do problema. Comummente, são consideradas as seguintes etapas: a. Análise e planeamento b. Modelação (inclui modelos conceptual, navegação e interface) c. Implementação d. Avaliação e manutenção Análise e Planeamento Provavelmente a etapa mais importante de todo o processo, onde se projecta o produto a desenvolver, definindo o tema, considerando os recursos disponíveis e recolhendo dados para posterior análise. Nota-se que este procedimento acompanha todo o processo de desenvolvimento, sendo considerado, portanto, um procedimento fundamental em qualquer metodologia adoptada. 4 Consistente no sentido de atender aos requisitos de planeamento, flexibilidade, padronização e documentação 10
22 Questões de vária ordem são frequentemente ponderadas nesta fase do processo, contribuindo para a definição dos pontos-chave a alcançar. Segue algumas questões pertinentes consideradas nesta etapa: a) Qual (s) o (s) objectivo (s) do software? b) Como será usado? c) Qual o conteúdo a ser apresentado? (o conteúdo deverá ser fornecido por um especialista do assunto a tratar) d) A que público será direccionado? e) Como apresentar o conteúdo? f) Quando será usado e onde será usado? g) Como aceder ao software? (design de interface) h) Qual o feedback esperado com o uso do software? i) Qual (s) a (s) infra-estrutura (s) necessária (s)? j) Qual (s) o (s) canal (s) de comunicação adequado (s)? k) Qual o sistema operativo de suporte? Porém, a análise não deverá restringir ao âmbito interno de desenvolvimento, sendo fundamental analisar produtos externos similares, quando aplicável. Em suma, a exposição de conteúdo educativo deve ser exibida de forma didáctica, considerando os elementos pedagógicos, ou seja, com base em definições estratégicas adequadas, que permitam transmitir o conteúdo educativo, tendo em consideração os pré-requisitos e características do públicoalvo. Modelação A segunda fase do processo de concepção de softwares educativos, a modelação, serve fundamentalmente para demarcar os procedimentos considerados necessários para que um sistema, baseado em conhecimento, seja funcional. Parafraseando Johnson Laird, [Laird, 1997], modelação é uma técnica que permite a construção de modelos, com o objectivo de facilitar a compreensão, a discussão e a aprovação de um sistema antes da sua construção real. Esta etapa encontra-se dividida em três modelos: modelo conceptual, navegação e interface. Modelo conceptual Contempla o conteúdo educativo da aplicação ( o que ensinar ) e as estratégias de disposição desse conteúdo ( como ensinar ) ao aprendiz, ou seja, refere-se ao domínio. Trata, basicamente, da organização da informação. 11
23 Modelo de navegação Determina as estruturas de acesso, isto é, define como serão as ligações. A navegação deverá ser intuitiva, diminuindo, assim, a carga cognitiva. Modelo de interface Descreve de que forma os conteúdos serão apresentados ao aprendiz, devendo ser compatível com os modelos conceptual e navegação. Envolve a definição dos layouts, a aparência dos objectos e as identidades visuais. Implementação Esta etapa consiste na execução ou produção da aplicação, considerando os resultados obtidos nas duas fases anteriores (planeamento e modelação). Esta fase exige uma verificação exaustiva do conteúdo educativo para que não existam erros conceptuais nem gramaticais. Alguns ajustamentos poderão ser efectuados nesta fase do projecto. Avaliação e Manutenção Fase de testes, elaboração de manuais técnicos e de exploração, verificação das informações e, caso necessário, correcção de erros de conteúdo (lógicos) e de gramática (sintaxe). Contudo, a avaliação deverá ser executada durante todas as fases do projecto de concepção Desenho da Interface de softwares educativos O desenho da interface sucede na fase de modelação ou desenho de uma aplicação, desempenhando uma função fundamental no processo de concepção e posterior utilização. Uma boa interface garante que a atenção do aprendiz foca nos conteúdos, aumentando significativamente a probabilidade de alcançar os resultados de aprendizagem pretendidos (neste sentido, o estudo das características de usabilidade impõe-se nesta etapa de desenvolvimento). Os principais problemas comuns na concepção de interfaces de aprendizagem reside no facto da maioria limitar-se a um conjunto de páginas estáticas que, por conseguinte, não aproveitam todas as características e funcionalidades das aplicações hipermédia e tratar os aprendentes como estes tivessem sempre o mesmo perfil, conhecimento e estilo de aprendizagem [18] [Gasparini, 2002]. 12
24 Existem teorias e modelos que permitem definir o desenho da interface, destacando dentre os quais: a) Modelo sintáctico-semântico do conhecimento do utilizador e b) Modelo da interface objecto-acção de Ben Shneiderman [Shneiderman, 1998]. Modelo sintáctico-semântico do conhecimento do utilizador O modelo sintáctico-semântico do conhecimento do utilizador especifica que este tem um conhecimento sintáctico dos pormenores dependentes dos equipamentos e um conhecimento semântico dos conceitos. Sendo assim, um utilizador pode ser perito numa determinada tarefa mas principiante em conceitos computacionais e vice-versa [Lima and Capitão, 2003]. O conhecimento sintáctico é dependente do sistema, adquirido por memorização e repetição, e cai no esquecimento caso não seja usado regularmente. O conhecimento semântico por sua vez compreende objectos e acções, dividindo-se em dois conceitos, (a) conceitos computacionais e (b) conceitos de tarefas. Este conhecimento está organizado hierarquicamente e pode ser adquirido através de associações com significado ou por analogia e independentemente de pormenores sintácticos. A distinção entre conhecimento sintáctico e o conhecimento semântico tem como objectivo separar a entrada de dados das operações que a mesma invoca [Barroso, 2005]. Modelo da interface objecto-acção (IOA) Com o aparecimento das interfaces gráficas, a sintaxe de comandos foi substituída por manipulações directas aplicadas a representações visuais de objectos e a acções, passando a ter maior relevância a apresentação visual e as acções relacionadas com as tarefas do utilizador, minimizando os pormenores sintácticos [Lima and Capitão, 2003]. Neste contexto, Ben Shneiderman [Shneiderman, 1998] desenvolve o modelo IOA, cuja arquitectura centraliza nos objectos e acções da tarefa e nos objectos e acções da interface. Segundo Shneiderman, projectar o desenho de objectos-acções requer a compreensão da tarefa e criação de representações metafóricas para a interface. A tarefa inclui o universo de objectos de informação com os quais o utilizador trabalha e as acções que lhe permitem atingir os objectivos propostos, e a interface inclui a utilização de metáforas para esses objectos e acções. [Lima and Capitão, 2003] Princípios da Interface - Desenho Layout A finalidade do desenho da interface é garantir que o aprendiz possa interagir com os conteúdos de forma eficiente e eficaz. Para cumprir este objectivo, o desenho da interface deverá incidir sobre o aprendiz e nas suas tarefas, isto é, sobre a usabilidade do sistema. Usabilidade é a medida na qual um produto pode ser usado por utilizadores específicos para alcançar objectivos específicos com eficácia, eficiência e satisfação em um contexto específico de utilização [14]. No entanto, as características dos ambientes de desenvolvimento influenciam na definição dos principais critérios de 13
25 usabilidade. Contudo, existem um conjunto de características comuns que permitem alcançar este propósito, nomeadamente: Simplicidade, permitindo que o foco recaia sobre os conteúdos e não em pormenores de design. É, portanto, fundamental que haja previsibilidade no acesso à interface e aos elementos da interface; Consistência, em relação a organização das secções, ao layout da aplicação, ao esquema de navegação bem como na distribuição adequada do conteúdo e formatação desse mesmo conteúdo (tipo de letra, tamanho, cor, estilos para títulos, etc.). Uma das principais vantagens da definição do esquema de página é garantir ao utilizador uma continuidade visual na navegação da aplicação; Independência e adaptabilidade à resolução de ecrã. À partida, não é possível prever qual a resolução de ecrã do equipamento onde será usado um determinado produto. Assim sendo, é recomendável que a definição do desenho da interface considere as resoluções mínimas de ecrã, de forma a assegurar que a aplicação funcione em qualquer equipamento a que se destina. Em traços gerais, os três princípios mencionados acima permitem um eficiente planeamento e desenvolvimento da Interface, independentemente da área de desenvolvimento, com o propósito de cumprir os objectivos propostos por uma determinada aplicação. Outros princípios, embora específicos de determinados ambientes de desenvolvimento, como tempo de carregamento de ficheiros mínimos ou evitar uso de quadros, são frequentemente considerados no desenvolvimento de sistemas multimédia baseados na Web e em dispositivos móveis. De acordo com alguns estudos [Jakob, 2000], a atenção dos utilizadores enquanto aguardam uma transferência de um ficheiro não ultrapassa a barreira dos dez segundos. Quando se trata de um sistema desse tipo, é boa prática, essencialmente quando as transferências demoram algum tempo, prever o tempo de resposta bem como manter visível o progresso da transferência (barra de progresso). Nota-se que os tempos de espera, no caso da Web, são cumulativos, ou seja, dependem de um somatório de tempos intercalares entre o pedido e a resposta ao utilizador, condicionados por exemplo pelo tráfego na Internet, características de ligação do utilizador, débito do servidor, etc. Evitar o uso de quadros na Web é um princípio defendido por Nielsen [Jakob, 2000], que afirma que a utilização de quadros a navegação deixa de funcionar correctamente porque a unidade de navegação passa a ser diferente da unidade de visão, ou seja, os URL s deixam de funcionar. 14
26 Princípios da Interface - Desenho conteúdo Em qualquer sistema multimédia a qualidade do conteúdo revela-se como aspecto importante de usabilidade [Jakob, 2000]. Para esses sistemas o conteúdo pode integrar diferentes tipos de media, desde textos e gráficos até animações, áudio ou vídeo. Tal como sucede com o desenho da Interface, também para o desenho do conteúdo existe um conjunto de princípios orientadores [Jakob, 2000], organizado por secções, designadamente: Abordagem relativamente a escrita para o ecrã; Legibilidade; Gráficos; Animações, áudio e vídeo; Navegação e Metáforas. Abordagem relativamente a escrita para o ecrã Segundo Nielsen [Jakob, 2000], três princípios de usabilidade são necessários para escrita para o ecrã, a saber: a) ser sucinto manter os textos e páginas pequenos, de acordo com o essencial do conteúdo a transmitir e com o tipo de equipamento alvo; b) Escrever para ler globalmente, sempre que possível pelo facto da leitura em equipamentos electrónicos, como por exemplo nos dispositivos móveis, ser mais penosa, normalmente a tendência dos utilizadores é de não ler o texto completo, e c) Estruturar conteúdos longos em múltiplas páginas Esta estratégia permite manter o texto curto sem afectar a profundidade do conteúdo. Deste modo a informação detalhada pode ser direccionada para secções ou páginas secundárias. A estruturação do conteúdo pode, portanto, incidir numa hierarquia, pela ordem de importância do conteúdo. Legibilidade A legibilidade do conteúdo compreende um conjunto de princípios [Lima and Capitão, 2003]: a) selecção apropriada das fontes; b) escrever para ler globalmente, sempre que possível, e c) utilização adequada da cor. O princípio b) já foi abordado no item anterior, reforçando, assim, a sua importância no processo de desenho do conteúdo. As fontes, bem com as cores têm grande impacto na legibilidade do conteúdo e, consequentemente, no processo interactivo utilizador/sistema. Optar por uma determinada fonte/cor para um conteúdo, pode significar o sucesso ou insucesso de um software educativo, daí a importância da selecção apropriada das fontes e cores. Segundo Lima et al. [Lima and Capitão, 2003] uma boa legibilidade está dependente da utilização apropriada de fontes ( com blocos de texto em fonte sem cerifas, títulos com cerifas, evitar textos em maiúsculas) e de cores (contaste elevado entre 15
27 o texto e o fundo, fundos com cores lisas ou com padrões subtis, ter em atenção o contexto e a conotação da cor, evitar o uso excessivo de cores diferentes e haver consistência na utilização das mesmas). Imagens, animações, áudio e vídeo Em diversas situações, o recurso a imagens 2D ou 3D justifica-se, porém a utilização excessiva de imagens pode gerar interfaces confusas e, dependendo do tamanho e da qualidade das mesmas, pode contribuir para aplicações demasiado lentas. Animações, áudio e vídeo são elementos media de carácter dinâmico, que possuem um elevado potencial para atrair a atenção do utilizador, porém a sua utilização deve ser determinada pela sua função didáctica no contexto de aprendizagem. Algumas estratégias são aconselháveis quando o processo de desenho do conteúdo envolve áudio e vídeo, nomeadamente oferecer, nestes casos, o controlo ao utilizador, ou segmentar apresentações longas em vídeo, em pequenos segmentos (capítulos) para que o utilizador possa seleccionar o capítulo que pretende visualizar [Lima and Capitão, 2003]. Metáforas O recurso a analogias entre funcionalidades incorporadas numa interface e actividades do mundo real pode contribuir para a compreensão imediata da funcionalidade de uma interface. Segundo Nielsen [Jakob, 2000], o recurso a metáforas pode facilitar a aprendizagem da interface, desde que as mesmas façam alusão a conhecimentos que o utilizador possui sobre sistemas de referência do mundo real. Navegação Essencialmente, a interface de navegação funciona, até certo ponto, como uma bússola que permite o utilizador perceber exactamente onde se encontra e obter indicações de navegabilidade, ou seja, ajuda a responder a três questões de navegação: Onde estou? Onde tenho estado? Para onde posso ir? Nota-se que a utilização de hiperligações e metáforas (ver item anterior) facilita a navegação nos conteúdos. Em suma, as teorias e modelos contribuem com princípios importantes, que apelam à reflexão no desenho da interface. No entanto, apesar da importante contribuição desses princípios para o desenho da interface, não é, de todo, garantido que uma aplicação que possua uma boa interface seja sinónimo de ocorrência de aprendizagem [Lima and Capitão, 2003]. 16
28 Papel do aprendente Os novos mecanismos de interacção com propósitos educacionais assentes em meios tecnológicos vêm contribuindo cada vez mais como uma alternativa viável para o desenvolvimento de processos de ensino/aprendizagem. No entanto, mais importante que as vantagens proporcionadas pelas tecnologias é a forma como os aprendentes a utilizam no seu desenvolvimento individual ou colectivo, ou seja, como os aprendentes tornam as tecnologias úteis às suas necessidades, tendo em conta os seus estilos cognitivos [18] Ensino à distância O processo de transmissão de conhecimento à distância já existe há muito tempo, tendo início na década de 1840 (século XIX) com a criação do primeiro curso por correspondência, sugerido por Sir Isaac Pitman do Correspondence Colleges [Lagarto, 1994]. Contudo, existe na literatura outras teorias que apontam para o século XVIII, segundo o qual o ensino à distância teve origem. Santos [Santos, 2000] considera provável que a origem do ensino à distância se deva a implicações de ordem social e profissional ou mesmo cultural, associadas a factores como o isolamento, a flexibilidade, a mobilidade, a acessibilidade ou a empregabilidade. Segundo o estudo realizado por Michael Moore [Moore, 1991], iniciado no início da década de 1970, sobre ensino a distância, a principal preocupação recai sobre o diálogo e negociação entre o professor e o aprendiz e, também, no conteúdo educativo. De acordo com a teoria de Moore, as variáveis envolvidas num processo de ensino à distância são: a estrutura, o diálogo e a distância transaccional. a) A estrutura define o programa e todos os seus componentes, suas características e guias de estudo; b) O diálogo consiste na comunicação educacional entre os actores intervenientes no processo (professores, alunos, apoios); c) A distância transaccional define a relação entre a estrutura e o diálogo, ou seja, o resultado das interacções pedagógicas entre o aprendiz e o professor, aprendiz e os conteúdos ou então entre aprendiz e os media. Ao longo dos tempos o processo de ensino à distância foi evoluindo naturalmente, acompanhando o desenvolvimento de cada época [Santos, 2000]. Na década de 1960, surge uma segunda geração de ensino à distância, a tele-educação, caracterizada pela difusão através da televisão, rádio, cassetes vídeo e/ou áudio, etc., cuja comunicação predominante sucedia de forma unilateral, exceptuando 17
29 raras excepções como por exemplo o ensino à distância recorrendo ao telefone. Com o avanço tecnológico, surge uma terceira geração de ensino à distância, os serviços telemáticos, tirando partido das capacidades de imagem, som e movimento para a transmissão de conhecimento e para promover mecanismos que possibilitavam maior flexibilidade e interacção de estudo, numa base de comunicação bidireccional entre o aprendiz e o professor. A evolução da telemática, em especial da Internet, veio contribuir determinantemente para o aparecimento da quarta geração de ensino à distância, as comunidades virtuais e E-Learning. Esta nova abordagem veio permitir desenvolver processos de ensino/aprendizagem com maior flexibilidade temporal e espacial, maior interactividade, alterando alguns conceitos de difusão e de gestão de informação. Recentemente, a evolução vigente verificada nos dispositivos móveis veio proporcionar um novo método de transmissão de conhecimento, o M-Learning, isto é, surge, assim, a quinta geração de ensino à distância com este novo método de ensino/aprendizagem. Keegan [Keegan, 1996] caracteriza o ensino à distância como um processo educativo em que existe uma separação quase permanente dos actores intervenientes durante o processo de ensino/aprendizagem, sendo o conteúdo fornecido por uma organização educacional responsável pelo planeamento, preparação e divulgação desse conteúdo e dos suportes pedagógicos, recorrendo às tecnologias de informação e comunicação, permitindo, deste modo, a ligação pedagógica entre o aprendiz e o professor bem como o suporte ao conteúdo, com base numa comunicação e diálogo bidireccionais (online ou em diferido). Numa perspectiva actual, o ensino à distância assume-se como uma alternativa viável aos métodos tradicionais de ensino. Do ponto de vista do aprendiz, verificam-se inúmeras vantagens, porém, algumas desvantagens também são conhecidas neste processo de ensino/aprendizagem, como se pode observar na tabela 2. 18
30 Vantagens + Permite maior disponibilidade e ritmos de estudo diferenciados, ou seja, liberdade em relação a gestão de aprendizagem, escolha de conteúdo e a celeridade de estudo. + Elimina barreiras de espaço e tempo, abrindo caminhos de formação a pessoas que tenham dificuldades de deslocações ou de agenda para estudarem. + Estimula a auto-aprendizagem, permitindo um desenvolvimento pessoal e/ou profissional contínuo dos indivíduos, conferindo-lhes maior autonomia. + Fomenta a aquisição contínua de novos conhecimentos, de forma a fazer face a novas competências pessoais e profissionais. Tabela 2 - Principais vantagens e desvantagens do ensino à distância (Extraída de [Santos, 2000]) Desvantagens Não proporciona uma relação humana aprendiz/professor, típica de uma sala de aula. Não gere reacções imprevistas e imediatistas. Exige, em média, elevados investimentos iniciais, isto é, muitos recursos para a criação dos conteúdos educativos, principalmente para produtos/suportes em formato multimédia. Deve ser utilizada para acções de formação de índole mais generalista e com menor componente prática, isto porque o investimento em simulação é elevado e de morosa amortização. + Dá origem a métodos e formatos de trabalho mais abertos, que envolvem a partilha de experiências. Exige equipas multidisciplinares, conceituadas e muitas vezes caras, quer ao nível pedagógico, quer ao nível tecnológico. + Elimina o problema da dispersão geográfica dos aprendizes. Dificulta a auto-motivação. + Optimiza recursos (financeiros e humanos) com redução significativa de custos de formação, principalmente em tempo, viagens e estadias. Exige alguns conhecimentos tecnológicos (informática e multimédia). + Garante e promove a experimentação e a familiarização com a tecnologia e com os novos serviços telemáticos. Não elimina as habituais perturbações nos locais de trabalho, por motivos de serviço. Enfrenta alguns obstáculos relacionados com a reduzida confiança neste tipo + Possibilita revisão de conteúdos educativos quando e quantas vezes forem de estratégias educativas por parte dos mais conservadores e resistentes à necessárias. inovação e mudança. + Torna os conteúdos das acções de formação mais adequados e atraentes, principalmente os que se apresentam em formato multimédia. + Permite conciliar a aprendizagem com a actividade profissional e a vida familiar, incompatibilidade de horário ou outras exigências familiares ou profissionais. + Possibilita ao aprendiz a escolha de método de aprendizagem que melhor se adapta a seu estilo, ritmo e possibilidades. + Igualiza oportunidades de formação adequadas às necessidades de uma determinada população (isolada ou com necessidades especiais). + Facilidade em actualizar a informação. + Reutilização de conteúdos (parcial ou total). + Permite construção de repositórios de estratégias pedagógicas. + Flexibilidade na adição de novos aprendizes sem incorrer em custos adicionais (escalabilidade). 19
31 Hoje, o ensino à distância destaca-se como importante ferramenta na política educativa, fomentando a criação de Universidades cujas actividades são quase exclusivamente desenvolvidas por ensino à distância, como, por exemplo, a Fernuniversitat Hagen [7] na Alemanha ou a Universidade Aberta em Portugal [8] E-Learning O meio pelo qual se transmite o conhecimento, sempre foi, de modo geral, um desafio enfrentado por quem ensina, ou seja, de entre todos os canais de transmissão possíveis para a apresentação de um determinado conteúdo, a opção adoptada ser a mais adequada. Tendo em conta o avanço tecnológico vigente e a grande difusão da Internet, permitindo, assim, que diferentes tipos de informações sejam facilmente acessíveis, os objectos de aprendizagem surgem como novas ferramentas para ajudar a ultrapassar este desafio. O grupo Learning Objects Metadata Workgroup do Institute of Electrical and Electonics Engineers (IEEE) [13], define objectos de aprendizagem como sendo qualquer entidade, digital ou não, que possa ser utilizada, reutilizada ou referenciada durante um processo de aprendizagem, apoiado por tecnologias. A utilização dos objectos de aprendizagem pode ser, portanto, de forma individual, como veículo de transmissão de conhecimento de um determinado conteúdo a um aprendiz em específico, ou então de forma colectiva, aplicada a um grupo de aprendizes quer seja numa perspectiva parcial, isto é, servindo como complemento as actividades desenvolvidas numa sala de aulas, por exemplo, quer como principal ferramenta de transmissão de conhecimento. De acordo com Lima et al. [Lima and Capitão, 2003], E-Learning representa qualquer tipo de aprendizagem que tenha subjacente uma rede Internet, Intranet (LAN) ou Extranet (WAN), para a distribuição de conteúdos 5, a interacção social e o apoio na aprendizagem. Segundo Santos [Santos, 2000], o E-Learning apresenta-se como um elemento chave da democratização do saber. A concepção de ambientes e-learning envolve várias áreas, nomeadamente a pedagógica, desenho de interface, técnica, gestão, apoio ao aprendiz, avaliação, ética e institucional. O desenvolvimento de programas educativos pressupõe esforços conjuntos por uma equipa de especialistas em vários domínios de conhecimento (especialistas no assunto a tratar, designers gráficos, especialistas multimédia, etc.). 5 Conteúdos de aprendizagem são interactivos e em formato multimédia 20
32 M-Learning O conceito de mobilidade vem ganhando actualmente maior expressão no quotidiano das pessoas, não só no que diz respeito aos processos de comunicação nas diversas vertentes, mas também agregado à contínua evolução dos dispositivos móveis, proporcionando, cada vez mais, novos e mais sofisticados recursos. Esta evolução tecnológica vem contribuir para o desenvolvimento de novos mecanismos de interacção no campo educacional, desafiando o papel da educação. No contexto actual, as relações actuais entre educação, tecnologia e sociedade tendem a ser cada vez mais dinâmicas e personalizadas. O m-learning é recente e pouco esclarecedor relativamente ao seu contributo enquanto instrumento de ensino/aprendizagem, havendo na literatura definições que se restringem exclusivamente a aspectos tecnológicos, realçando apenas os recursos utilizados. Não obstante, o conceito m-learning deve ser compreendido em termos mais abrangentes, tendo em consideração o aprendiz (características e estrutura cognitiva) e o que difere esta forma de aprendizagem das outras [Liaw et al., 2010] [Traxler, 2009]. O estilo de vida actual, cada vez mais móvel, e a tecnologia vigente proporcionam a concepção de mecanismos de ensino/aprendizagem de forma diferente e inovador. O termo móvel, segundo Sharples et al. [Waycott et al. 2005], envolve vários aspectos, a saber: Espaço físico a mobilidade das pessoas na vida diária pode provocar tempos de transição (tempos livres) que podem ser preenchidos com actividades direccionadas à aprendizagem; Aspectos tecnológicos recursos e ferramentas móveis podem ser acoplados num único dispositivo móvel e transportados para qualquer parte; Espaço conceptual temas e tópicos de aprendizagem dividem a atenção do aprendiz, ou seja, normalmente um aprendiz depara-se diariamente com diversos episódios de aprendizagem, optando pelos conteúdos que lhe interessam, impulsionado por interesse pessoal, compromisso ou curiosidade; Espaço social aprendentes actuam em diversos grupos sociais (sala de aula, familiar, profissional, etc.) Continuidade ao longo do tempo o processo de aprendizagem é cumulativo que abrange várias actividades e experiências, em contextos formais e informais. Laouris et al. [24] acrescentam outros parâmetros como: Tempo aprendizagem contínua, partindo do pressuposto que a aprendizagem pode ocorrer a qualquer momento; Ambiente de aprendizagem compreendido como todo o contexto envolvido no processo de aprendizagem, incluindo não só os dispositivos móveis e ambientes virtuais bem como a actuação do professor, objectivos traçados, planeamento de actividades, etc. 21
33 Aspectos mentais compreende conhecimento prévio do aprendiz, habilidades intelectuais, motivação, preferências, níveis de concentração, etc. Aspectos metodológicos incluem todos os aspectos relacionados com a apresentação do conteúdo e interactividade, questões pedagógicas, técnicas e logísticas. No âmbito deste projecto define-se m-learning (Mobile Learning) como uma das modalidades de ensino a distância (e-learning) que explora as potencialidades dos dispositivos móveis em prol de aplicações/sistemas educativos, ou seja, trata-se de processos de aprendizagem que ocorrem, necessariamente apoiados pelo uso de tecnologias de informação móveis e que tem como característica fundamental a mobilidade de actores humanos [18]. O M-Learning requer um aporte teórico que oriente as acções a serem promovidas. Sob essa óptica, Sharples et al. [Waycott et al. 2005] enumeram cinco questões fundamentais que devem ser cabalmente respondidas na identificação de uma teoria para projectos m-learning, nomeadamente: 1) A teoria é, significativamente, diferente das abordagens tradicionais? 2) Permite analisar a mobilidade dos aprendentes? 3) Pode ser utilizada tanto na aprendizagem formal quanto informal? 4) Teoriza a aprendizagem como um processo social e construtivo? 5) Permite entender a aprendizagem como uma actividade personalizada e situada, mediada por tecnologias? Segundo Nyiri [Nyiri, 2002], M-Learning surge devido a união de dois factores, as potencialidades dos dispositivos móveis considerando as necessidades específicas de educação. Segundo Marçal et al. [Marçal et al., 2005], existem dois grupos de utilizadores na qual as pesquisas em M-Learning recaem, aprendizes num contexto escolar e profissionais que executam suas tarefas em campo, ou seja, externo às empresas ou organizações. Marçal et al. [Marçal et al., 2005] realçam que os dispositivos móveis oferecem um novo e motivador mecanismo de interacção, em especial para utilizadores mais novos. Na perspectiva dos profissionais, a mais-valia deste paradigma revela-se no fornecimento de um ambiente que disponibilize, sempre que possível, a informação mais actualizada. No entanto, a mobilidade tem maior impacto do ponto de vista do aprendiz, partindo do pressuposto de que a aprendizagem, neste contexto, não se impõe um espaço específico e eventualmente tempo associado. A computação móvel, vem, portanto, propiciar uma nova extensão ao e-learning, facultando ao aprendiz a possibilidade de ter acesso a conteúdos educativos sem que haja imposição de hora e local pré-definido. Deste modo consegue-se identificar a combinação de três importantes propriedades, nomeadamente: a) Computação, no sentido de desenvolvimento de softwares educativos; b) Comunicação e c) Mobilidade. 22
34 Classificações de Sistemas M-Learning Segundo Georgieva et al. [Georgieva et al., 2005], sistemas m-learning podem ser classificados sob o ponto de vista de indicadores de apoio e por normas de comunicação entre quem aprende e quem ensina. Assim sendo, a classificação do M-Learning consiste nos seguintes indicadores (figura 2): Tipo de suporte a dispositivos móveis (Smartphones, PDAs, TabletPCs, Computadores portáteis); Tipo de comunicação sem fio usado para disponibilizar conteúdos educativos e informações administrativas (IEEE , Bluetooth, GPRS (General Packet Radio Service), GSM (Global System for Mobile Communications), IrDA (Infrared Data Association)); Suporte de Comunicação: Síncrona e/ou Assíncrona; Apoio de normas e padrões e-learning como por exemplo SCORM (Sharable Content Object Reference Model) ou AICC (Aviation Industry CBT Committee); Disponibilidade de conexão da Internet permanente entre o sistema móvel da aprendizagem e os utilizadores: conexão on-line e conexão off-line; Localização do aprendiz (dentro do campus universitário on-campus, fora do campus universitário off-campus e dentro e fora do campus universitário off/on-campus); Acesso a conteúdos educativos e/ou serviços administrativos (sistemas M-learning com suporte ao acesso de conteúdo educativo, sistemas M-learning com suporte ao acesso de serviços administrativos educacionais e sistemas M-learning que suportam o acesso ao material de aprendizagem). Figura 2 - Classificação geral de sistemas M-Learning (Adaptada de [Georgieva et al., 2005]) 23
35 Esta classificação permite avaliar as variedades de realizações e de requisitos para sistemas educacionais, em relação ao tipo de informação e o método de acesso Teoria da Actividade como aporte teórico para m-learning A teoria da actividade [22] [Núñez, 2009] assenta na premissa de que a actividade é o processo que promove a mediação entre o indivíduo e a realidade a ser transformada, tendo por base as ideiaschave de Vygotsky, como mediação, desenvolvimento das funções mentais superiores, etc., com o intuito de satisfazer necessidades cognitivas. A teoria da actividade considera a aprendizagem como um processo activo assente num sistema sócio-cultural, no qual os aprendentes interagem ao realizar actividades, no contexto de uma comunidade ( ) Para além disso, dá suporte não só ao processo contínuo de desenvolvimento pessoal, como também às rápidas mudanças conceptuais da era actual [22][Waycott et al. 2005]. Trata-se de uma relação dialéctica na medida em que não só a realidade se transforma, como também o indivíduo tem a sua estrutura psíquica modificada. Leontiev, principal defensor desta teoria, afirma que é a actividade que, ao unir o indivíduo à realidade, determina o desenvolvimento da consciência. Diversos autores [Sharples, et al., 2005] [Waycott et al. 2005] [Uden, 2007] [Liaw et al., 2010] têm sustentado vários factores que justificam a adopção da teoria da actividade como aporte teórico para projectos m-learning. De acordo com Patten et al. [Patten et al., 2006], princípios construtivistas, contextuais 6 e cooperativos 7, contribuem para a concepção de aplicações adaptadas ao paradigma m-learning. Naismith et al. [Naismith et al., 2004] reforçam essa ideia afirmando que abordagens construtivistas conduzem à construção activa de novos conceitos, sendo o aprendiz incentivado a fazer novas descobertas. Segundo estes autores, os dispositivos móveis constituem potenciais ferramentas para atender às especificações de m-learning. Uden [Uden, 2007] realça a utilidade da teoria da actividade para projectos de m-learning, propondo uma metodologia baseada totalmente nesta teoria, para projectar o ambiente de aprendizagem e o contexto de utilização em m-learning, como ilustra a tabela 3. 6 Englobam actividades em culturas e contextos autênticos 7 Envolvem actividades que promovem aprendizagem através da interacção social 24
36 Tabela 3 Metodologia (resumida) proposto por Uden (Extraída de [22]) Organização do projecto m-learning Definir as finalidades da actividade: Na teoria da actividade, aprender e fazer são inseparáveis e se iniciam com uma intenção. É, portanto, fundamental esclarecer os motivos e objectivos do sistema de actividade Definir um sistema de actividade colectiva, dando contexto e significado a eventos aparentemente aleatórios e individuais: a aprendizagem envolve diferentes actores, divisão do trabalho entre os mesmos, artefactos de mediação, regras, etc. Análise do contexto de aprendizagem Reflectir sobre o contexto d aprendizagem: envolve aspectos internos às pessoas (ex: motivações, preferências, objectivos, etc.) e externos (ex: artefactos, outras pessoas, etc.). Para além disso, há também aspectos específicos dos dispositivos móveis (ex: aspectos técnicos, usabilidade, portabilidade, etc.) Clarificar o contexto relevante em que ocorrem as actividades: o propósito da actividade/acções para os utilizadores deve estar claro, assim como, os pressupostos, modelos e métodos que darão suporte ao trabalho Analisar o sistema de actividade: é fundamental identificar os elementos-chave do contexto de actividade Analisar a estrutura da actividade: cada actividade é decomposta em acções e operações, assim é importante analisar a estrutura de todas as actividades. A hierarquia actividades, acções e operações descreve a estrutura da actividade Entender o papel da tecnologia: requer identificação dos objectivos das acções Reflectir sobre componentes internos/externos: actividades incluem componentes internos e externos. A tecnologia móvel pode apoiar a interiorização de novas formas de acção e a articulação de processos mentais, quando necessário, para facilitar a resolução de problemas e coordenação social. Análise histórica da actividade, seus componentes e acções Analisar o desenvolvimento das actividades: a análise da evolução das actividades pode revelar factores que influenciam na mesma. É importante, portanto, observar a natureza das mudanças que ocorrem em diferentes fases Busca por contradições internas Analisar as contradições: contradições internas dos sistemas de actividade devem ser analisadas como fonte de perturbação, inovação, mudança e desenvolvimento A aprendizagem, segundo a teoria da actividade, apoia em modelos interactivos, possuindo um carácter social, para além do individual, partindo do princípio que ocorre em activa interacção com outros indivíduos, através de instrumentos e signos, sendo o aprendente, no entanto, um agente activo no processo de aprendizagem. 25
37 2.5. Plataformas de desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis O mercado actual dispõe de várias soluções no que diz respeito a plataformas de desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis. Devido a importância reconhecida a recursos educativos assentes em dispositivos móveis e a evolução tecnológica actual, o crescimento desse nicho de mercado vem apresentando, ultimamente, progressos contínuos, contribuindo cada vez mais com plataformas de desenvolvimento hábeis, com menor nível de complexidade, permitindo, deste modo, a concepção de aplicações mais consistentes, robustas e com maior número de funcionalidades associadas. Nesta secção, destaca-se, de forma sucinta, duas das plataformas de desenvolvimento presentes actualmente no mercado dos dispositivos móveis: a) Plataforma Android e b) Plataforma Windows Phone Plataforma Android A plataforma Android [28] teve a sua origem em 2007, desenvolvido por um grupo de empresas, o Open Handset Alliance (OHA). Actualmente a plataforma Android faz parte das várias plataformas desenvolvidas pela empresa Google Inc., com forte presença no mercado de dispositivos móveis. Android é uma pilha de softwares para dispositivos móveis que inclui um sistema operativo, um middleware e um conjunto de aplicações-chave. As aplicações são escritas usando a linguagem de programação Java e executam sobre o Dalvik, uma máquina virtual personalizada para dispositivos móveis. O Android Software Development Kit (SDK) é a plataforma que fornece as ferramentas e API s (Application Programming Interface) necessárias para o desenvolvimento de aplicações Android. O Android SDK inclui um conjunto abrangente de ferramentas de desenvolvimento, que compreende um depurador, bibliotecas, um emulador, documentação, exemplos de código e tutoriais. O diagrama da figura 3 ilustra os principais componentes do sistema operativo Android. 26
38 Figura 3 Arquitectura Android A arquitectura Android baseia-se no kernel do GNU/Linux, funcionando como camada abstracta entre o hardware e a pilha de softwares da plataforma. A plataforma inclui um conjunto de bibliotecas escritas em C/C++, que disponibilizam recursos aos restantes componentes da pilha. A camada Android RunTime é responsável pelo processo de execução de aplicações desenvolvidas na plataforma Android, enquanto a camada Application Framework compreende um conjunto de serviços e sistemas usados no processo de desenvolvimento. A última camada, Applications, inclui um conjunto de aplicações básicas, como cliente de , calendário, mapas, navegadores, etc Plataforma Windows Phone 7 A plataforma Windows Phone 7 é a última versão da plataforma de desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis, desenvolvida pela Microsoft Corporation. O Windows Phone 7 inclui um vasto conjunto de recursos que juntamente com as tecnologias SilverLight, XNA e o.net Compact Framework permitem desenvolver aplicações de forma rápida e simples, com interfaces ricas, modernas e agradáveis. Devido as diferenças, positivas e negativas, entre a plataforma Windows Phone 7 e a versão antecessora, pode-se considerar esta plataforma como sendo uma nova tecnologia. Actualmente, a utilização do Windows Phone 7 não atinge, de todo, os patamares de utilização esperados pela empresa, perdendo cada vez mais terreno em relação à concorrência, liderada principalmente pelas plataformas Android (Google) e ios (Apple). 27
39 O diagrama apresentado na figura 4 ilustra os principais componentes da plataforma Windows Phone 7 [10]. Figura 4 Arquitectura plataforma Windows Phone 7 Em suma, a plataforma divide-se em quatro principais componentes: a) RunTime; b) Tools; c) Cloud, e d) Portal Services. Estes componentes comportam um elevado número de recursos que, quando devidamente explorados, podem contribuir para concepção de aplicações de elevada qualidade Adaptabilidade de ambientes virtuais de aprendizagem para dispositivos móveis O desenvolvimento de ambientes virtuais de aprendizagem (AVA), embora ainda numa fase embrionária, revela, nos dias de hoje, uma contínua evolução relativamente à adaptabilidade para dispositivos móveis, atendendo às exigências próprias do ambiente. Esta adaptabilidade ocorre, essencialmente, sob o ponto de vista da definição dos elementos, tipos de adaptação e directrizes necessárias para a respectiva adaptação. O modelo M-AVA [Bartholo et al., 2009], proposto por grupo de investigadores, tem por base estes princípios, isto é, consiste na definição de uma interface genérica para dispositivos móveis, ou seja, na elaboração de uma interface que possa ser utilizada em diversos dispositivos móveis. Resumidamente, este modelo permite que vários utilizadores com dispositivos móveis distintos possam utilizar um mesmo ambiente virtual de aprendizagem. As referidas adaptações ocorrem, essencialmente, em dois sentidos: Em tempo de concepção, caracterizada pela elaboração de novas versões do ambiente virtual de aprendizagem para diferentes tipos de dispositivos móveis [Carvalho, 2005], e; Em tempo de execução, partindo do pressuposto que, para utilizadores diferentes, pode ser necessário executar uma interface diferente. 28
40 Portanto, as adaptações poderão ser compreendidas como sendo inicialmente uma adaptação de conteúdo e posteriormente uma adaptação da interface do utilizador, tanto estática quanto dinâmica, dependendo do contexto. Neste sentido, conclui-se tratar-se de um modelo híbrido, uma vez que existem interpretações distintas em relação ao tempo, em que a adaptação pode ocorrer quer em tempo de concepção, quer em tempo de execução e em relação ao tipo de adaptação, que contempla a adaptação de conteúdo e de interface do utilizador. Nota-se que todo o processo de adaptação deste modelo considera apenas aspectos tecnológicos que permitem o acesso a conteúdos educativos, com mobilidade, excluindo, contudo, aspectos de carácter pedagógico de m-learning. O processo de adaptação é desencadeado totalmente num servidor Web, responsável pelo fornecimento de conteúdos educativos adaptados, não havendo a necessidade de instalar o ambiente virtual de aprendizagem no cliente, neste caso concreto, no dispositivo móvel. Como referido anteriormente, o modelo considera a adaptação da interface do utilizador tanto no plano estático como no plano dinâmico [Menkhaus, 2002]. A adaptação de interface estática ocorre em tempo de concepção, período em que são desenvolvidas diferentes interfaces para diferentes tipos de utilizadores, ou ainda, pela metodologia de desenvolvimento de uma interface diferente para cada tipo de ambiente virtual de aprendizagem (para dispositivos móveis e para computadores comuns - desktop). As características dos equipamentos são factores determinantes relativamente à adaptação da interface estática, como por exemplo as restrições quanto às dimensões do ecrã dos dispositivos móveis, que obrigam em muitos casos a selecção restrita das principais funcionalidades do ambiente virtual de aprendizagem, a serem disponibilizadas na versão móvel. Este tipo de adaptação apresenta, contudo, especial relevância quando existem vários tipos de utilizadores, tendo cada utilizador acesso a um conjunto específico de funcionalidades do ambiente virtual de aprendizagem. A adaptação de interface dinâmica, contrariamente ao que se sucede na adaptação estática, é definida em tempo de execução da aplicação e abrange dois tipos de adaptação possíveis: a) adaptação por selecção e b) adaptação pelo perfil do utilizador. A adaptação por selecção consiste basicamente na identificação do tipo de equipamento que tenta aceder ao software, mediante um URL (Universal Resource Locator) única, e, de acordo com este parâmetro, é disponibilizada a versão correspondente que deve ser acedida no servidor Web (AVA móvel ou AVA desktop). A adaptação pelo perfil do utilizador pressupõe alteração da interface de acordo com o tipo de utilizador e pelas funcionalidades e informações acessíveis a cada um, em tempo de execução. Nota-se que as abordagens, quer a estática quer a dinâmica, apresentam processos praticamente idênticos, sendo a diferença medida pelo espaço temporal que são executadas, isto é, a adaptação 29
41 estática é desencadeada em tempo de concepção enquanto a adaptação dinâmica ocorre em tempo de execução. A figura 5 descreve o modelo M-AVA (visão global): Figura 5 Modelo M-AVA (Extraída de [Bartholo et al., 2009]) Como se pode constatar na figura 5, a representação global do modelo M-AVA encontra-se dividida em três modelos modelos de domínio, de utilizador e de adaptação. O modelo de domínio representa o conteúdo e informações do software. O modelo de adaptação contempla as definições dos elementos e funcionalidades disponibilizadas aos diferentes tipos de utilizadores, enquanto o modelo de utilizador, representado pelas variáveis U1, U2 e Un, abrange as características e necessidades dos diferentes tipos de perfis de utilizadores Etapas do processo de adaptabilidade O processo de adaptabilidade de ambientes virtuais de aprendizagem para dispositivos móveis recorrendo ao modelo M-AVA pressupõe a execução de uma sequência de passos, descritos detalhadamente nesta secção. De salientar que as diversas etapas desse processo assumem um carácter flexível, podendo ser readaptadas e aplicadas novamente ao longo do processo de adaptação. 30