Pré-d1scalc: Sistema Especialista para o Pré-diagnóstico da

Pré-d1scalc: Sistema Especialista para o
Pré-diagnóstico da Discalculia em Crianças
Resumo:
Palavras Chave: - - - -
Pré-d1scalc: Sistema Especialista para o Pré-diagnóstico da
Discalculia em Crianças
Danyllo Gomes F. de Andrade, Victor Kléber S. L. Melo, Zildomar Carlos Felix,
Richarlyson Alves
Bacharelando em Sistemas de Informação - Universidade Federal Rural de Pernambuco
Unidade Acadêmica de Serra Talhada (UFRPE - UAST)
Caixa Postal 063 – 56.900-000 – Serra Talhada – PE – Brasil
{danyllogfa,rafaela.a93, victorklbr, zildomarf, ricodemery}@gmail.com
RESUMO
Os Sistemas Especialistas podem ser usados em diversas áreas, entre elas a de pré-diagnóstico. Com
base na urgência em diagnosticar a discalculia em crianças, este artigo propõe uma ferramenta para
auxiliar professores, pedagogos e psicólogos fornecendo um pré-diagnóstico da discalculia em
crianças da faixa-etária entre 10 e 12 anos para que seja possível ajudar o quanto antes esses alunos
no aprendizado da matemática.
Palavras-Chave: Discalculia, Sistemas Especialista, Pré-Diagnóstico, Jogos Eletrônicos.
1. INTRODUÇÃO
A discalculia é um mal que afeta a capacidade do aprendizado da matemática, que
pode ser definida da seguinte forma: “discalculia significa, etimologicamente, alteração da
capacidade de cálculo e, em um sentido mais amplo, as alterações observáveis no manejo dos
números: cálculo mental, leitura dos números e escrita dos números” (VIERA, 2004).
Há uma grande urgência em diagnosticar a discalculia de uma criança, apesar de que
um diagnóstico não pode ser completo antes dos 10 a 12 anos de idade. Fazer o diagnóstico
em crianças é de suma importância para o crescimento didático dela, pois quanto mais cedo
descobrir-se que ela tem esse mal, mais cedo poderemos ajudá-la a evoluir no aprendizado da
matemática. Além desses fatores há também o fator autoestima, onde crianças com
dificuldades desse tipo podem olhar para si e se sentir inferior às pessoas que não tem esse
problema, como também, perdem a autoconfiança. Essas crianças devem ser a razão de se
justificar a necessidade para diagnósticos exatos e específicos. Um diagnóstico exato afeta
diversos indivíduos e grupos positivamente: a criança, os pais, os professores ao seu redor, os
psicólogos e a sociedade em geral.
Aplicações computacionais podem ser úteis pelo fato da possibilidade do
desenvolvimento de aplicações interativas que despertam o interesse e curiosidade da criança.
O que o trabalho a seguir apresenta é a criação de um sistema especialista capaz de fazer um
pré-diagnóstico de discalculia em crianças. O objetivo deste trabalho é principalmente
desenvolver uma ferramenta lúdica de avaliação, levando em conta os sintomas da discalculia,
para auxiliar os professores, pedagogos ou psicólogos que irão avaliar a criança e diagnosticála por completo.
O artigo está organizado nas seguintes seções: a seção 2 aborda fundamentos da
discalculia, na seção 3, apresenta-se conceitos básicos sobre Sistemas Especialistas, na seção
4, é mostrado trabalhos relacionados a este; na seção 5 é apresentada a ferramenta PréD1scalc e na seção 6 apresenta-se as considerações finais do trabalho proposto.
2. DISCALCULIA
A palavra discalculia vem do grego (dis, que significa "mal") e do Latim (calculare,
que significa "contar") formando: contando mal. É uma desordem neurológica, assim como
um distúrbio de aprendizagem, afirma Romagnoli (2004). Ocorre normalmente em indivíduos
de inteligência normal, afeta especificamente a habilidade do indivíduo em compreender e
manipular números e do raciocínio lógico matemático, podendo apresentar também problemas
específicos com tempo, medida, etc. Normalmente a discalculia é confundida com a acalculia
que é um tipo de incapacidade que dificulta a realização de cálculos matemáticos devido à
lesão cerebral. Ser discalcúlico não impede o aluno de desenvolver suas habilidades em outras
áreas escolares, mas certamente irá demonstrar mais dificuldade na área matemática.
Para o professor, pedagogo ou psicólogo que acompanha a criança, é de grande
importância que seja feito um diagnóstico específico. Os pais e os médicos, com essas
especificidades poderão ajudar de forma mais direta as dificuldades dessa criança, facilitando
assim seu aprendizado nas áreas mais deficientes e evitando desperdício de tempo investindo
em áreas que não são necessárias, áreas que a criança não tem dificuldade.
Segundo Johnson e Myklebust (1983) a criança com discalculia é incapaz de:
•
Visualizar conjuntos de objetos dentro de um conjunto maior;
•
Conservar a quantidade: não compreendem que 1 quilo é igual a quatro pacotes
de 250 gramas;
•
sucessor;
Sequenciar números: o que vem antes do 11 e depois do 15 – antecessor e
•
Classificar números;
•
Compreender os sinais +, -, ÷, ×;
•
Montar operações;
•
Entender os princípios de medida;
•
Lembrar as sequências dos passos para realizar as operações matemáticas;
•
Estabelecer correspondência um a um: não relaciona o número de alunos de
uma sala à quantidade de carteiras;
•
Contar através dos cardinais e ordinais;
•
Problemas para diferenciar o esquerdo e o direito (lateralidade).
De modo geral o discalcúlico tem dificuldades com a leitura e compreensão,
entender conceitos e símbolos, e problemas com sequencia dos números e fatos matemáticos.
3. SISTEMAS ESPECIALISTAS
Edward Feigenbaum (1963), professor da Universidade de Stanford, pioneiro na
tecnologia de sistemas especialistas (S.E.) define-os como "... um programa inteligente de
computador que usa conhecimento e procedimentos de inferência para resolver problemas que
são difíceis o suficiente para que sua solução necessite de um grau significativo de perícia
humana.". Isto é, um sistema especialista é um sistema de computação que emula a habilidade
de tomar decisões de um especialista humano.
Nos sistemas especialistas o conhecimento do especialista humano é armazenado
através de regras. Eles são projetados para serem capaz de usar as mesmas regras que os
especialistas usariam para chegar a conclusões, a partir de um conjunto de fatos apresentados
ao sistema. Regras, neste contexto, são construções simples na forma: Se alguma condição é
verdadeira, Então faça alguma coisa.
Um sistema especialista continuamente analisa as regras (elementos condicionais) em
relação a uma base de fatos (também conhecida como base de conhecimentos) para verificar
se alguma regra se relaciona com algum fato, se a premissa é verdadeira, o sistema
especialista executa as ações definidas para aquela regra gerando novos fatos na base de
conhecimento. Esse processo de analisar fatos e disparar ações é realizado por um
componente do S.E. chamado: máquina de inferência.
A aplicação desta tecnologia apresenta uma série de vantagens, dentre as quais,
algumas são citadas por Gardner (1992) a seguir:
•Solucionar problemas importantes que, de outro modo, deveriam ser solucionados por
um perito humano;
•Flexibilidade na integração de novos conhecimentos ao conhecimento já armazenado;
•Auxílio aos usuários na elucidação, estruturação e transferência de conhecimento;
•Capacidade de mostrar seu conhecimento de uma forma facilmente compreensível;
•Disponibilização de explicações sobre suas recomendações;
•Capacidade de raciocinar com conhecimentos incompletos sobre a natureza de uma
tarefa ou como a tarefa deve ser realizada de forma eficiente;
•Capacidade de tratar sentenças simples em linguagens naturais.
4. TRABALHOS CORRELACIONADOS
Na área de sistemas especialistas aplicados ao pré-diagnóstico ou auxilio a atividades
educacionais há alguns trabalhos relacionados com este, dentre os quais podem ser citados XDyslex.
X-Dyslex: é uma aplicação proposta por Riveros (2011) que é um sistema especialista
lúdico capaz de auxiliar o pré-diagnóstico da dislexia em crianças em processo de
alfabetização, visando dar apoio às comunidades escolares. A ferramenta é composta por um
total de 45 quadros e nove categorias a serem avaliadas. Em cada uma das categorias existe
um exemplo para que a criança observe e escute as instruções correspondentes. Cada quadro
exige uma capacidade especifica da criança, ao término de cada quadro o rendimento da
criança é coletado e analisado por uma máquina de inferência composto por regras préestabelecidas pelos especialistas.
O trabalho proposto por Sousa (2004) consiste numa aplicação que utiliza de sistemas
especialistas e RPG (Role-Playing Game) para a construção de um modelo computacional
para o ensino da matemática. O jogo é composto por capítulos e o jogador deve interpretar um
viajante que quer falar com o rei de Fracciona, mas para isso deve ajudar os habitantes da
aldeia do reino realizando tarefas envolvendo conceitos matemáticos. Ao final de cada
capítulo é traçado o perfil do jogador para que esse possa se aperfeiçoar.
5. O PRÉ-D1SCALC
O Pré-D1scalc é um projeto de jogo computacional lúdico, que tem por objetivo
auxiliar os profissionais da área da educação, provendo um pré-diagnóstico da discalculia em
crianças de 10 a 12 anos. Para esse pré-diagnóstico foram desenvolvidas fases baseadas nas
dificuldades que pessoas com discalculia apresentam. Cada fase testa a proficiência do
jogador em cada dificuldade específica.
A seguir, uma breve descrição de cada fase desenvolvida:
•Ajudando os animais – nessa fase, o jogador deve separar um conjunto de animais do
conjunto de frutas e do lixo, arrastando cada elemento para o seu destino (animais para junto
dos outros animais, frutas para cesta de frutas e lixo para lixeira), conforme ilustrado na
Figura 1. Com essa fase, é possível medir a capacidade do jogador em visualizar um conjunto
de objetos dentro de um conjunto maior.
Figura 1: Tela da fase Ajudando os Animais. Fonte: Aplicação Pré-D1scalc
•Balança Matemática – nessa fase há uma balança e um conjunto de quatro números, o
jogador deve dispor dois números em cada lado da balança, de modo que ela fique
equilibrada. Com essa fase, é possível medir a capacidade do jogador entender os princípios
de medida e conservar a quantidade.
•Labirinto – nessa fase o jogador encontra-se em um labirinto que tem várias saídas,
são dadas as coordenadas (esquerda e direita) que o jogador deve seguir para sair do labirinto.
Com essa fase podemos avaliar se o jogador é capaz de diferenciar a esquerda e direita.
•Aritmética – é apresentado ao jogador através do sinal, contas de adição, subtração,
multiplicação e divisão, o jogador deve ser capaz de informar o resultado. Com essa fase,
podemos avaliar a capacidade do jogador em compreender os sinais.
•Jogo das garrafas coloridas – nessa fase, sete figuras de garrafas, de tamanhos
diferentes, devem ser ordenadas pelo jogador em ordem crescente e decrescente de tamanho,
conforme ilustrado na Figura 2. Com essa fase, podemos avaliar a habilidade do jogador em
classificar os números.
Figura 2: Tela da fase Jogo das Garrafas Coloridas. Fonte: Aplicação Pré-D1scalc
•Maior ou Menor – nessa fase é apresentado ao jogador um número e uma soma, o
jogador deve informar se o soma é maior ou menor que o número, conforme ilustrado na
Figura 3. Com essa fase, é possível avaliar a capacidade do jogador em sequenciar números
(antecessor e sucessor).
Figura 3: Tela da fase Maior ou Menor. Fonte: Aplicação Pré-D1scalc.
Após o jogador completar todas as fases, através de uma base de conhecimento
podemos simular as regras que um especialista utilizaria para diagnosticar a criança e inferir
de acordo com o desempenho do jogador, dando um pré-diagnóstico para que o usuário seja
encaminhado para um pedagogo ou psicólogo a fim de obter um diagnóstico mais detalhado.
5.1. FERRAMENTAS PARA O DESENVOLVIMENTO
Para o desenvolvimento da aplicação, foi utilizada a linguagem de programação Java,
que conta com uma biblioteca para manipulação de interface gráfica chamada Swing. Para a
criação da base de conhecimento, foi utilizado o engenho de regras JEOPS.
5.1.1 JAVA
Java é uma linguagem de programação orientada a objetos, desenvolvida por uma
pequena equipe de pessoas na Sun Microsystems. É uma linguagem de alto nível, e com
diversas características herdadas de outras linguagens. A maior parte dos elementos de um
programa Java são objetos e o código é organizado em classes, que podem estabelecer
relacionamentos de herança simples entre si (SILVEIRA, 2003).
A API (Application Programming Interface) Java possui duas bibliotecas contendo
diversos componentes que permitem a criação de ambientes com Graphical User Interaface
(GUI) – isto é, interface gráfica com o usuário - o AWT, e o Swing. A programação de
interfaces gráficas com o usuário utilizando Java inicia-se com a utilização do AWT.
Posteriormente foi criado o pacote Swing, que é completamente escrito em Java e substitui,
em parte, o AWT, fornecendo uma gama nova de componentes, sendo considerado mais
poderoso e portável. A diferença principal entre eles é que aplicativos implementados
utilizando Swing possuem a mesma aparência quando executado sobre diferentes plataformas,
o que não acontece ao utilizar o AWT, sendo que este utiliza a aparência do sistema
operacional em que a aplicação é executada (STEIL, 2003).
Uma GUI dá ao aplicativo uma “aparência” e “comportamento”. As GUIs são criadas
a partir de componentes GUI. Um componente GUI é um objeto com que o usuário interage
via mouse, teclado ou outro formulário de entrada. (DEITEL, 2010).
5.1.2 JEOPS
É um motor de inferência para a linguagem de programação Java. Com ele podemos
definir regras para serem executadas sobre objetos Java. Em JEOPS as regras são organizadas
em uma base de regras, que contem regras, mas também pode conter métodos e declarações
de variáveis, como qualquer classe de Java. As regras são descritas através de três campos:
Declaração de variáveis, Condições e Ações (LIMA, 2008). A Figura 4 ilustra como é feito a
inferência de uma base de regras no JEOPS.
Figura 4: Inferência de uma base de regras no JEOPS. Fonte: Apresentação do Prof. Zildomar Félix - UFRPE
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A literatura aponta que a dificuldade no aprendizado de disciplinas como a matemática
não é apenas o problema existente em faixas etárias iniciais, esse problema semeia várias
faixas, inclusive a adulta. Esse fato pode ocorrer em função de diversos problemas, o mais
comum é achar que a matemática é uma disciplina complexa, e por isso, existe uma maior
dificuldade em entender e absolver os conteúdos desta disciplina, essa afirmação não condiz
com a realidade, algo incorreto. No entanto, existem outros fatores, tais como a discalculia,
que pode afetar a capacidade cognitiva e consequentemente a facilidade no aprendizado.
Assim, iniciativas que possam identificar o quanto antes se um aluno pode apresentar
sintomas de discaculia seria de grande valia para os profissionais de educação que estão
envolvidos no processo de ensino e aprendizagem da matemática.
Portanto, o uso do Pré-D1scalc nas escolas poderá ser de grande ajuda na identificação
da discalculia nos estudantes, pois, se esse problema for diagnosticado cedo, é possível
acompanhar o aluno e auxiliá-lo nas suas dificuldades de maneira mais eficaz.
Atualmente pretende-se aplicar uma bateria de testes em escolas da rede pública de
ensino e publicar os resultados obtidos, bem como, melhorar os exercícios e interfaces da
aplicação em função dos resultados obtidos pelos alunos/usuários da aplicação. Deste modo,
espera-se contribuir com a sociedade no que tange aos problemas correlacionados com a
discalculia.
7. REFERÊNCIAS
FEIGENBAUM, E.A. & FELDMAN, J. Computers and thought. McGraw-Hill, New York, 1963.
JOHNSON, D.J.; MYKLEBUST, H. R. Distúrbios de aprendizagem: princípios e práticas educacionais. São
Paulo: Pioneira, 1983.
RIVEROS, LILIAN JEANNETTE MEYER. Sistema Especialista: uma Base para o Pré-diagnóstico da
Dislexia. Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós Graduação em Ciências da Computação,
2001.
ROMAGNOLI, G. C. Discalculia: um desafio na Matemática. São Paulo, 2008. p.14.
SILVEIRA, I. F. "Linguagem Java", http://www.infowester.com/lingjava.php , 2003.
SOUSA, D. G. A utilização de Sistemas Especialistas e de RPG na construção de um modelo computacional
para Ensino de Matemática. Pelotas, 2004.
STEIL, R. “Introdução a programação gráfica em Java com Swing”, http://www.guj.com.br/articles/38, 2003.
VIEIRA, ELAINE. Transtornos na aprendizagem da matemática: número e discalculia. Revista Ciências e
Letras, n. 35, p. 109-119, 2004.
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