Interação em Ambientes de Apoio ao Ensino na Web
Luiz Gonzaga da Silveira Júnior
gonzaga@dca.fee.unicamp.br

Universidade Estadual de Campinas
Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Tópicos em Engenharia de Computação V - 1s/1998
Professores: Léo Pini Magalhães e Ivan Luiz Marques Ricarte
Versão PostScript(gzipada):http://www.dca.fee.unicamp.br/~gonzaga/hch.ps.gz

Resumo:

Neste trabalho apresentamos um estudo sobre interação em ferramentas de apoio ao ensino na Web. Para tanto, investigamos dois aspectos deste processo: a interação homem-máquina e a interação homem-homem (via máquina) e com isso, levantamos um conjunto de requisitos básicos sobre os quais devem estar apoiado o projeto destas ferramentas. Para aplicar os requisitos na prática, um estudo de caso foi realizado com a ferramenta WebCT.


Introdução

O uso de material audiovisual pode fornece valoroso auxílio em sistemas de aprendizagem. No entanto, um sistema é realmente eficaz se o aprendiz permanece sendo um elemento ativo e motivado no processo. É sabido que os simples atos de folhear e passar páginas não asseguram um processo efetivo de aprendizado, já que o aluno deve querer aprender, ser envolvido e desafiado pelo material apresentado [5]. Colocar este cenário dentro da Web pode, à primeira vista, dar indícios que que o uso do computador tratará inúmeras vantagens sobre os métodos convencionais. No entanto, sabe-se que algumas facilidades são realmente incorporadas, como é o caso da redução brusca de dimensões continentais quando se tem um sistema que pode colocar pessoas geograficamente dispersas em uma mesma ``sala de aula''; em contra-partida, será que dispomos de tecnologia para fomentar o aprendizado efetivo ? e principalmente, a tecnolgia atual supre a distância física entre atores do processo (aluno, monitores, professores) com ferramentas de interação apropriadas ?

Para reproduzir as características de uma instituição de ensino convencional, um ambiente de ensino na Web deve congregar em sua essência um ``local'' onde se compartilha informações, assiste-se aulas, consulta-se livros, promove-se a integração entre os atores através de discussões, conversas privadas, trabalhos em grupo e atividades de lazer. A Figura 1 mostra a arquitetura computacional básica de um sistema, no qual vários usuários compartilham informação . 

 

Figura 1: Arquitetura do ambiente de suporte à educação

O compartilhamento da informação por si só não configura um ambiente de ensino no qual o meio de comunicação e troca de informação é o computador. Assim vamos discutir o que e como um ambiente computacional deve oferecer em termos tecnológicos para possbilitar a sua adoção como uma plataforma de suporte à educação. Além de prover recursos adicionais ineretes à tecnologia digital agregada ao sistema, como consulta a bibliotecas à distância, compra de material, métodos de auto-avaliação e principalmente ser acesível a usuários não-técnicos.

Neste trabalho faremos uma análise dos requisitos de interação necessários a um ambiente de apoio ao ensino na Web. Para tanto, os aspectos relacionados à interação carecem ser divididos em dois grandes grupos para que se possa abordar as suas diferentes facetas: a interação homem-máquina e a interação homem-homem (através da maquina). A interação homem-máquina aborda aspectos relacionados às facilidades do homem em utilizar de maneira eficiente e confortável a máquina; enquanto, a interação homem-homem enfoca principalmente a comunicação entre pessoas e encara o computador apenas como um dispositivo computacional que possibilita tecnicamente a interação.

Um estudo de caso, baseado na ferramenta WebCT, vai ser apresentado, através de uma breve apresentação dos recursos de interação disponíveis, tanto do ponto de vista homem-máquina, quanto da interação homem-máquina-homem. A partir destes elementos terceremos uma análise crítica da interação neste ambiente, apontando as deficiências e eventualmente apresentando sugestões para melhorá-lo.

Paradigma de Interação Homem-Máquina

Antes de qualquer iniciativa de promover a interação entre pessoas através do computador, surge a necessidade de se propiciar mecanismos de interação do homem com a máquina. O objetivo central é trazer qualidade aos sistemas através de interfaces interativas, padronizadas, confiáveis, robustas, e principalmente que ofereçam uma grande variedade de alternativas para a execução de tarefas. Cinco fatores humanos necessitam ser avaliados para estabelecer as bases do projeto de interaface com o usuário:
  O crescente interesse em responder estas questões acima aumenta com a necessidade dos desenvolvedores criarem sistemas interessantes e que atendam as necessidades dos usuários. Por exemplo, alguns sistemas com ciclo de vida crítico, como sistema de controle de tráfego aéreo e reatores nucleares, até sistema domésticos, aplicações para entretenimento, e ambientes colaborativos gif é necessário a observação da presença do usuário e que as condições apresentadas acima sejam atendidas. Para que issso possa se tornar sistematizado é necessário a instituição de um conjunto de requisitos básicos, sobre os quais os projetos destes ambientes devem se basear fortemente.

Afim de prover elementos para a análise sobre interação do usuário com o ambiente de ensino em conformidade com os fatores humanos apresentados anteriormente, apresentamos os conceitos elementares sobre estilos de interação presentes em qualquer ambiente computacional no qual haja interação homem-máquina. Os estilos de interação descreve as possíveis formas de interação entre usuários e os sistemas computacionais, evidenciando quais deles são mais adequados para cada situação, desde a interação textual até a interação por menus e a manipulação direta.

Estilos de Interação

  Após a identificação do perfil do usuário e a consequente análise das tarefas e ações, o projetista deve escolher os estilos primários de interação: seleção por menu, manipulação direta, linguagem de comandos, form fillin e linguagem natural. Estes estilos permitem um determinado sistema oferecer ferramentas amigáveis aos usuários.

Manipulação Direta. Quando um projetista experiente pode criar uma representação visual do mundo da acão, as tarefas ds usuáros pode ser enormemente simplificadas porque a manipulacão direta de objetos familiares é possível. Exemplos de tais sistemas inclui ferramentas CAD, sistemas de controle de tráfego e video games. Apontando-se sobre a representação visual dos objetos e ações, os usuários pode executar rapidamente as tarefas e observar os resultados imediatamente. A entrada de comandos por teclado ou seleçãode menus é susbstituída por delo uso de dispositivos de movimentação de cursor para selecionar conjunto de de objetos visíveis e acões. A manipulação direta é bastante apelativa para usuários novatos e inexperientes, é de fácil recordação por usuários intermitentes, e se bem projetada, pode ser eficiente para usuários experientes.

Seleção por Menu. Nos sistemas de seleção por menus, os usuários lêem uma lista de ítens, seleciona o mais apropriado para a sua tarefa e observa o resultado. Se a terminologia e o significado dos ítens são entendíveis e distintos então os usuários podem executar suas tarefas com pouco aprendizado e pouca memorização. O maior benefício reside na clara estrutura de tomada de decisão, com a presença de todas as possíveis escolhas apresentadas naquele período. Este estilo de interação é deveras apropriado para usuários novatos e intermitentes; podendo eventualmente serem apropriados para usuários experientes se a visualização e os mecanismos de seleção forem rápidos.

Form Fillin. Quando dados de entrada são necessários, a seleção por menu torna-se inviável e o prenchimento de campos é mais apropriado. Os usuários visualiza os campos relacionados, move o cursor entre os campos e entra com os dados quando necessário. Com o estilo form fillin os usuários devem conhecer o significado dos rótulos dos campos, conhecer os valores permissíveis e o método de entrada de dados, e responder as mensagens de erros. Desde que algum conhecimento básico sobre teclado, rótulos e valores permissíveis de campos são requerido, algum treinamento é necessário, sendo portanto, um estilo de interação mais adequado para usuários intermitentes e frequentes.

Linguagem de Comandos. Para usuários experientes, as linguagens de comando fornece um forte sentimento de controle e iniciativa. Os usuários aprendem a sintaxe dos comandos e assim podem expressar possibilidades complexas rapidamente. No entanto, as taxas de erros são tipicamente altas, o treinamento é necessário e a retenção pode ser pobre. Exite pouca possibilidade de se fornecer mensagens e assistentes on-line devido a diversidade de possbilidade e a dificuldade de mapear tarefas para os coneitos e sintaxe de interface.

Linguagem Natural. A espera que os computadores responderão corretamente às sentenças em linguagem natural arbitrárias ou frases tem envolvido muitos pesquisadores apesar do pouco sucesso atingido. A linguagem natural fornece pouca informação de contexto, requerendo caixa de clarificação e podem ser mais lentas e infecientes dos que as outras alternativas.

A utilização de estilos de interação pode ser apropriada quando tarefas e usuários são diversos. comandos podem ajudar o usuáro no preenchimento de campos onde entrada de dados é requisita, ou menus podem ser usados para para controlar um ambiente de manipulação direta quando a visualização de ações não está disponível.

Paradigma de Interação Homem-Homem

Atualmente, temos os sistemas coperativos que possibilitam duas ou mais trabalharem juntas, mesmo estando separadas no tempo e no espaço, através do uso de correios de texto, voz e vídeo; ou através de sistemas de video e áudio conferência, etc. Nestes sistemas os usuários podem ser exímios conhecedores do domínio das tarefas, mas novatos sobre o ponto de vista dos conceitos computacionais, com isso este conjunto de fatores é aumentado pela inclusão de um novo elemento: a interação entre pessoas através da máquina.

O paradigma interação homem-computador-homem, ou simplesmente homem-homem, enfoca as facilidades de comunicação entre pessoas através de um sistema computacional, no qual o aparato computacional é visto apenas como um veículo do processo. Dentro desta óptica, podemos classificar os vários mecanismos de interação homem-homem utilizando a taxonomia adotado para computação colaborativa [4], Figura 2

  

Figura 2: Taxonomia da Computação Colaborativa

A colaboração eletrônica pode ser categorizada de acordo com três principais parâmetros: tempo, escala de usuários e controle. Com relação ao tempo, existem dois modos de colaboração:

O parâmetro de escala do usuário especifica se: Já o controle durante a colaboração pode é dito: Existem outras propostas de taxonomia de computação colaborativa que incluem outros parâmetros, como localidade, para categorizar os sistemas de colaboração [2], [3]. A partição em localidade significa que uma colaboração pode ocorrer ou no mesmo local (exemplo sala de conferência) ou entre usuários localizados em diferentes locais através de tele-colaboração. Com respeito a este parâmetro assumimos que estamos tratando de um ambiente de tele-colaboração, pois no nosso caso, desejamos utilizar o suporte computacional como meio para o relacionamento entre as pessoas no intuito de suprir a distância física entre elas para suprir a impossiblidade de aula presencial.

A decisão de escolhermos um ambiente não presencia é puramente de projeto e pensando que o ambiente em análise seja utilizado para substituir o convencional. Isto contudo, não elimina a possbilidade de se ter ferramentas de suporte ao ensino em um sistema presencial.

Requisitos dos Ambientes de Ensino

Os paradigmas de interação homem-máquina e homem-homem nos fornece elementos para a elaboração de um conjunto de requisitos básicos, tanto do suporte computacional, quanto dos elementos essenciais para interação eletrônica em um ambiente de ensino. Então, dividimos os requisitos básicos em três classes distintas: os aspectos gerais, a interação entre o homem e o ambiente de suporte à educação, e os aspectos relacionados à comunicação entre os atores do ambiente.

Os requisitos gerais básicos de um ambiente de ensino na Web são voltados instiuição de características e ferramentas mínimas que o sistema deve oferecer para ser adequado como ambiente de suporte ao ensino. Dentre um conjunto relativamente extenso de sugestões, é concenso que um ambiente desta natureza contemple os seguintes elementos:

Além disso, algum sistema desse deve ser capaz de suportar um conjunto de atores com atividades específicas e papéis bem definidos. No caso, uma configuração mínima teria para cada curso um conjunto básico de atores: um professor, um conjunto de alunos, e eventualmente um administrador para a gerência do sistema.

Dentre os requisitos básicos de interação tem-se a influência do paradgima de interação homem-máquina relativo aos modos e ferramentas de interação do homem com o sistema computacional. Dá ênfase a interface do sistema com o usuário e consequentemente destaca a máquina como elemento básico de análise.

Já a interação homem-homem influencia a instituição dos requisitos básicos de relacionados aos aspectos sociais e didáticos presentes no sistema. Dá ênfase a atividade de comunicação entre pessoas no processo de ensino.

Os requisitos básicos nos leva a relacionar ferramentas que podem fornecer aos seus usuários as funcionalidades necessárias e desejáveis para um ambiente de suporte ao ensino na Web:

Na próxima seção apresentaremos sucintamente uma ferramenta de apoio à educação na Web - WebCT. Ela foi escolhida, por ser a mais popular dentre as existentes, como estudo de caso sobre a interação em ambientes de ensino na Web. Os paradigmas de interação homem-máquina, homem-homem e principalemente os requisitos básicos levantados anterioemente servirão como ferramentas de análise da interface do sistema com os usuários edas facilidades oferecidas na comunicação entre pessoas em um ambiente de ensino, respectivamente.

Estudo de Caso: WebCT

WebCT é uma ferramenta desenvolvida no Departamento de Ciência da Computação da University of British Columbia [1] no Canadá, que facilita a criação de ambientes edcucacionais baseados na World Wide Web para usuários não-técnico. Isto é feito utilizando os seguintes recursos:
  A WebCT pode ser usada tanto para criar cursos inteiros ou simplesmente publicar material suplementar em cursos existentes. Neste último caso, vimos a principal utilidade do WebCT como ferramenta de apoio em cursos existentes, principalmente em cursos convencionais nos quais os usuários podem ter acesso a internet.

Para ser um desenvolvedor de cursos usando o WebCT é necessário conhecimentos técnicos mínimos do usuário, enquanto que na parte do aluno o sistema é inteiramente baseado na Web. Isto é, não se faz necessário o uso de qualquer ferramentas além de um Web browser nos computadores dos alunos.

Existem quatro classes de usuários (atores) no WebCT:
 

Cada um destes atores possui uma visão do sistema. As vistas do instrutor e dos monitores são superconjuntos das vistas dos alunos, já que os primeiros gozam de privilégios não disponíveis para os alunos. Po exemplo, mudança de conteúdo do curso, alteração de páginas do curso, etc.

O conteúdo de um curso é fornecido pelo instrutor do curso, enquanto que as ferramentas do WebCT são responsáveis pela estrutura, interatividade e apoio. A Figura 3 mostra os recursos de um curso acessíveis a partir da homepage de um curso. 

 

Figura 3: Recursos de um curso via WebCT

Para exemplicar qual seria a aparência de um curso no WebCT, a Figura 4 mostra a página principal do curso de sistemas operacionais disponível no site da WebCT (http://www.webct.com). 

  

Figura 4: Curso de SO oferecido pela WebCT


Os caminhos dos conteúdos das páginas individuais no WebCT podem ser vistos de forma linear e também hierarquizada para facilitar a navegação para alunos experientes e novatos no uso da ferramenta. O instrutor pode alterar o conteúdo ao adicionar novos links em qualquer página do curso.

Interação Homem-Máquina

Em uma ferramenta baseada na Web, o elemento básico de interação do usuário com o sistema é a estrutura de navegação na estrutura do curso, através dos links estrategicamente posicionados gif. Quando um estudante entra em um curso, a página principal do curso é apresentada, a não ser que seja feita uma configuração prévia informando que se deseja continuar em alguma página anterioemente consultada.

Estando na página principal do curso, alguns botões de navegação estarão disponíveis para o acesso ao conteúdo do cursos ou aos recursos disponíveis para a interação com outros usuários, que serão descritas mais adiante.

Algumas ferramentas do WebCT podem ser usadas para auxiliar o estudante no processo de aprendizado e o instrutor no ato de fornecer e manter um ambiente educacional. Dentre estas ferramentas, aquelas que permitem uma interação do usuário com o sistema destacamos as seguintes:
 

Ferramentas para Comunicação entre Atores

A estrutura de navegação do WebCT permite a comunicação entre os atores de um curso através de correio eletrônico, chat e um sistema de conferência, que na realidade está mais próximo de um sistema de news. Nesta seção, faremos uma breve apresentação destas ferramentas, acompanhadas de um exemplo cada uma, retirados da página do curso sobre WebCT, disponível pelo endereço http://www.webct.com/webct/:
 
 

Figura  5: Sistema de conferência de curso
Estas ferramentas são bastante simples no tocante a interface com o usuário e muito limitadas quanto as suas funcionalidade. O sistema de conferência passa uma imagem a priori diferente do que ele pode oferecer, já que antes de utilizá-lo, pensávamos que teria muito mais recursos do que realmente existe. Esperávamos uma estrutura de comunicação com áudio ou vídeo, mas o que encontramos foi uma espécie de sistema de news. As demais ferramentas tem um funcionamento dentro do que se propõem a oferecer.

Análise Crítica Baseada nos Requisitos

Em nossa análise, a capacidade de interatividade do sistema é bastante adequada, pois as ferramentas que oferecem uma interação entre o usuário e a máquina obedecem aos requisitos de interação mostrados na secão 4. No entanto, usuários não-técnicos não irão conseguir utilizar o WebCT como instrutores, pois exige-se destes usuários uma compreensão da tecnologia utilizada, no caso,no mínimo algum conhecimento de HTML e funcionamento de servidores Web.

A interação entre os atores é muito pobre, já que a comunicação somente escrita é deveras restrititva para um ambiente de apoio ao ensino. O WebCT poderia oferecer, um sistema de vídeo e/ou áudio conferências. Esta carência é vital para limitar o uso do WebCT como ferramenta de apoio e incapaz de substituir os recursos oferecidos em sala de aula convencional.

Apesar das ferramentas do WebCT não subsituirem os recursos disponíveis nos cursos convencionais, oferecem outros recursos inerentes à tecnologia digital (documentos em mídia digital, correio eletrônico, news) e dispõe de mecanismos de disponibilização de material já disponíveis em mídia digital, através dos recursos existentes na Web, através da conversão dos documentos para HTML ou através de repositório para acesso público. Neste último caso, o usuário deve dispor de visualizadores adequados para diversos formatos (postscript, documento Word, documento WordPerfect, etc.).

Conclusão

Em termos gerais, elaboramos um conjunto de requisitos necessários a uma ferramenta de apoio ao ensino na Web, tanto do ponto de vista do suporte tecnológico para interação do usuário com o sistema, quanto relativo aos aspectos sociais relacionados à interação entre pessoas via computador, através de um paralelo com um ambiente de computação colaborativa.

Utilizamos o WebCT como estudo de caso por ser o software de suporte a elaboração de cursos via Web mais popular e também por agregar um grande conjunto de ferramentas de interação. Este software apresenta um conjunto de elementos que permite a interação entre usuários, máquina e usuários de forma racional, mas está muito distante de suprir os recursos oferecidos em sala. Por exemplo não apresenta dispositivos de áudio e video conferências para a comunicação entre os usuários para apresentações, discussões ou aulas expositivas.

Além da análise puramente tecnológica, levantamos aqui a necessidade de um estudo pedagógico para avaliar os benefícios e os problemas trazidos pelo uso da Web como veículo de subsituição do ambiente convencional de aula, bem como as implicações psicológicas de apregoar um desequilíbrio social e cutural enorme, já que o uso de tecnologias como esta coloca os alunos distante do convívio acadêmico/social tão importante na formação de bons profisssionais.

Seria válido utilizar o WebCT como ferramenta de apoio em cursos convencionais, para a publicação de material didático e de apoio, lista de exercícios e avaliações. Além disso, algumas outras ferramentas poderiam ser utilizadas em conjunto para preencher algumas das lacunas do WebCT identificadas aqui, dentre elas poderiamos citar: HM-Card - sistema de autoria hipermídia, o TopClass - ferramenta de apoio ao ensino, PerfectMatch - aplicação e administração de exercícios e o Test Pilot - criação e publicação de testes e surveys via Web.

Referências

1
 [on-line] http://homebrew1.cs.ubc.ca/webct. Webct - world wide web courses tools.
2
 W.A.S. Buxton R.M. Baecker, J. Grudin and S. Greenberg, editors. Human-Computer Interaction: Toward the Year 2000. Morgan Kaufmann, 1995.
3
 Tom Rodden. A survey of cscw systems. Technical Report 13, DCS - Lancaster University, 1992.
4
 R. Steinmetz and K. Nahrstedt. Multimedia: Computing, Communications & Applications. Prentice Hall, 1995.
5
 B. Woolf and W. Hall. Multimedia pedagogues: Interactive systems for teaching and learning. IEEE Computer, 28(5), May 1995.
Notas de Rodapé
 
...colaborativos
Os fatores relacionados com a interação homem-máquina-homem serão tratados como outro paradigma na próxima seção.
...posicionados
Como cada ator tem uma vista diferenciada do ambiente, o processo de navegação e as ferramentas mudam de um ator para outro. Assim, escolhemos mostrar as ferramentas de interação do WebCT na visão do estudante, já que estamos ressaltando o processo de ensino na Web.

Luiz Gonzaga da Silveira Jr.

Tue Jul 7 21:22:11 EST 1998