Web semântica na construção de sistemas de aprendizagem adaptativos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação.Esta tese aborda algumas dificuldades que surgiram a partir da utilização da Web na educação a distância, aqui referenciada como Educação Baseada na Web (EBW). Argumenta-se que um dos principais problemas é a lacuna existente entre dois grupos vinculados a ela. Os pesquisadores do primeiro grupo despendem seu tempo e energia estudando o processo de aprendizagem, mas não se preocupam em reduzir os custos e o esforço necessário para desenvolver sistemas educacionais. Por outro lado, os pesquisadores do segundo grupo visam facilitar a construção e a gerência de sistemas e cursos, mas não voltam sua atenção para as questões relacionadas à aprendizagem. Enquanto o primeiro grupo foi responsável pelo surgimento e aprimoramento de tecnologias como Sistemas Tutores Inteligentes (STI) e Sistemas de Hipermídia Adaptativa (SHA), o segundo deu a sua contribuição criando os Sistemas Gerenciadores de Aprendizagem (LMS) e os Objetos de Aprendizagem (LO). Esta divisão nos interesses de pesquisa tem feito com que os STI e SHA ainda sejam vistos como experimentos confinados aos laboratórios, sem uma aplicação prática em larga escala, devido ao custo de seu desenvolvimento. É eminente o predomínio dos LMS e LO devido às facilidades administrativas oferecidas por eles, apesar de não propiciarem condições de aprendizagem tão boas aos alunos. A pesquisa desenvolvida utiliza tecnologias da Web Semântica para auxiliar o desenvolvimento de sistemas que possuam benefícios oriundos das pesquisas dos dois grupos citados. Após identificar os principais problemas da EBW, foram modeladas três ontologias que contemplam informações sobre o domínio do conhecimento a ser ensinado, as teorias de aprendizagem e os alunos que participam de tais cursos. Estas informações são utilizadas para facilitar a construção de cursos para a EBW, possibilitando a reutilização de materiais já prontos e permitindo que aspectos das teorias de aprendizagem sejam considerados. Desta maneira, é possível reduzir os custos e o esforço necessário para construir os cursos e melhorar a aprendizagem dos alunos, atendendo aos objetivos dos pesquisadores dos dois grupos citados. Com o intuito de validar as ontologias desenvolvidas, construiu-se um sistema computacional, que utiliza as informações nelas disponíveis, para auxiliar o usuário na construção de um curso. Este curso é salvo em um pacote que segue o Modelo de Agregação de Conteúdo definido no padrão SCORM. Desta maneira, qualquer LMS com suporte ao referido padrão é capaz de executá-lo. This thesis deals with some difficults that arose from the use of Web in distance learning, referenced here as Web-Based Education (WBE). It argues that one of the main problem is the gap between two groups involved on WBE. The first group have spent their energy and time studying learning processes, although they are not concerned in reducing the costs and the work necessary for the development and management of educational systems. On the other hand, the second group aims at facilitating the construction and management of systems and courses, without turning its efforts towards learning subject. While the first group was responsible for creation and improvement of technologies such as Intelligent Tutoring Systems (ITS) and Adaptive Hypermedia Systems (AHS), the second one contribute by creating Learning Management Systems (LMS) and Learning Objects (LO). Such split between researches interests have made that ITS and AHS have still been seen as experiments restricteds to labs. The dominance of LMS and LO over ITS and AHS is evident, due to the facilities offered by them to manage courses and students, despite of not providing so good learning conditions. The research carried out makes use of Semantic Web technologies to aid in the development of systems that possess benefits provided by researches from the two cited groups. After to identify the main WBE problems, three ontology were modeled with information about domain to be taught in the courses, instructional and learning theories, and about students who participate of such courses. This information is used to make easier the construction of courses made available through the Web, making possible the reuse of existent material and considering aspects from instructional and learning theories. That way, a decrease on costs and effort needed to create courses is possible as well as an improvement on students learning, by satisfying the objectives of researchers from both groups. Aiming to validate ontology developed, a computational system that uses their information was built, in order to aid user to create courses. Such courses are saved in a package conformant with Content Aggregation Model defined in SCORM Standard. That way, any LMS conformant with that standard can run them