Metodologia de desenvolvimento se STI com mecanismos de adaptação de interface e estratégia pedagógica independentes

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.O objetivo principal do presente estudo consiste em desenvolver uma metodologia para a construção de Sistemas Tutores Inteligentes com adaptação de interface e de estratégia pedagógica. Como conseqüência da necessidade de maior adaptação dos sistemas de ensino aos alunos, os sistemas tutores inteligentes tradicionais começaram a ser considerados limitados, demandando aplicações computacionais que permitissem melhorar a interação entre o sistema e os alunos, em busca de maior aproveitamento e utilização desses. Devido a esse fato, a metodologia desenvolvida nesse estudo propõe a adaptação do sistema ao perfil do aluno em duas situações distintas e complementares, porém de forma independente. No caso da interface, utiliza-se a teoria das inteligências múltiplas para adaptar as mídias utilizadas na apresentação dos conteúdos ao perfil do aluno. Por sua vez, a adaptação da estratégia pedagógica permite o uso de duas ou mais estratégias simultaneamente. Na construção operacional da metodologia, optou-se por utilizar as redes neurais artificiais, do tipo interação e ativação competitiva (IAC) e perceptron multi-camadas (MLP), no mecanismo de adaptação das interfaces e a adaptação das estratégias pedagógicas (EP) é realizada por meio de sistemas especialistas (SE) baseados em regras empíricas para o mecanismo cognitivo dos agentes que representam as estratégias pedagógicas. Para implementar, validar e demonstrar a aplicabilidade da metodologia proposta foi desenvolvido um protótipo, denominando SINEPOPE (Sistema Inteligente para o Ensino de Odontologia em Pacientes Especiais). Esta aplicação visa proporcionar aos profissionais e estudantes de odontologia uma forma de aperfeiçoar suas técnicas de atendimento a pacientes com necessidades especiais. Para avaliar o protótipo desenvolvido foram realizados os seguintes testes: testes realizados com as RNA (IAC e MLP), testes realizados com os SE dos agentes de EP, testes realizados com o protótipo do sistema e testes com alunos de odontologia. Todos os testes apresentaram resultados satisfatórios, destacando a importância do sistema e aplicabilidade do mesmo. The main objective of this present study is the development of a methodology for the construction of Intelligent Tutors Systems with interface and pedagogical strategies adaptations. As consequence of needs related to education system in offering larger adaptation to the students, traditional intelligent tutors systems had be considered limited, needing for computational applications that allowed the interaction among the system and the students looking for a better use using these systems. Because of this, the methodology developed in this study proposes the adaptation of the system to the student's profile in two different and complementary situations, however in an independent way. In the case of the interface, the theory of multiple intelligences is used to adapt the media used to present the contents to the student's profile. By the way, pedagogical strategies adaptation allows the use of two or more strategies simultaneously. In the operational construction of the methodology, it was opted to use the artificial neural networks (ANN), such as interactive activation and competition (IAC) and multi-layer perception (MLP). In the interface and pedagogical strategies adaptation mechanism it is used expert systems based in empiric rules in order to modeled agents' cognitive mechanism that represents pedagogical strategies. To implement, validate and demonstrate the applicability of the proposed methodology, a prototype was developed, called as SINEPOPE (Intelligent System for Teaching of Dentistry in Special Patients). This application wants to give to the professionals and dentistry students a way to improve their techniques to take care of patients with special needs. To evaluate the developed prototype some tests were done, such as: tests related to ANN (IAC and MLP), tests related to the expert system responsible to agent´s pedagogical strategies, tests related to the system prototype and tests with dentistry students. All the tests presented satisfactory results, showing the importance and applicability of the system