Objeto de Aprendizagem Especialista para o Auxílio aoPré

Objeto de Aprendizagem Especialista para o Auxílio
aoPré-diagnóstico da Discalculia em Crianças
Danyllo Gomes F. de Andrade, Victor Kléber Santos L. Melo, Zildomar Carlos
Félix, Richarlyson Alves D’Emery
Sistemas de Informação – Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica de Serra Talhada
(UFRPE/UAST). Fazenda Saco, s/n – 56900-000 Serra Talhada – PE – Brasil
Abstract. The expert systems can be used in several areas, including pre-diagnosis. Based on the urgency of
diagnosing dyscalculia in children, this paper proposes a tool to assist teachers, pedagogues and psychologists
providing a pre-diagnosis of dyscalculia in children of age group between 10 and 12 years to be able to help as soon
as possible these students in learning mathematics..
Keywords: Electronic games, Pre-diagnosis, Dyscalculia, Expert Systems.
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: Jogos Eletrônicos, Pré-diagnósticoDiscalculia, Sistemas Especialistas.
INTRODUÇÃO
A discalculia é um mal que afeta a capacidade do aprendizado da matemática, (Viera 2004) a define 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”.
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, (Viera 2004). 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 pode-se ajudá-la a evoluir no aprendizado da matemática. Vieira (2004) tamém destaca 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 Objeto de aprendizagem em forma de jogo, e implementa um sistema especialista capaz de fazer um prédiagnóstico 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 diagnosticá-la por completo.
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REFERENCIAL TEÓRICO
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 (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 dificuldade 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;
• Sequenciar números: o que vem antes do 11 e depois do 15 – antecessor e sucessor;
• 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.
INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO
O desenvolvimento de novas tecnologias tem provocado a modificação na maneira de ensino nas últimas
décadas, que agora se apresenta de forma interativa e inovadora. Tais mudanças estão relacionadas às evoluções
culturais que carregam consigo modificações na maneira de pensar dos indivíduos, projetando-as em ambientes
de ensino. Surge nos ambientes escolares, um recurso indispensável à educação: o computador (dos Santos,
2010).
Segundo Ayres (2009) o ensino através da utilização da informática e seus recursos têm diversas utilidades,
não só referentes ao conhecimento computacional, mas a qualquer outra área do conhecimento. Ainda segundo a
autora, devido a sua grande capacidade de processamento, no qual transforma dados em informações e espera-se
como produto final o conhecimento, os computadores assumem o papel de facilitadores no processo de
transmissão de conhecimento.
Com o intuito de aprimorar a experiência dos usuários com o computador, são desenvolvidos softwares que
facilitam essa comunicação. Esses softwares dispõem de utilidades que podem ser classificadas tanto pela sua
natureza e propriedades quanto pela sua finalidade. Dentro do contexto educacional, por exemplo,
desempenham a função que o educador visa trabalhar com seus alunos, seja da obtenção de informação,
exercício e aplicação do conhecimento, jogos simuladores, entre outros (de Oliveira &Porrozzi, 2009).
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SISTEMAS ESPECIALISTAS
Edward Feigenbaum, professor da Universidade de Stanford, pioneiro na tecnologia de sistemas especialistas
- S.E.'s, 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." (Feigenbaum, 1963). 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.
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 X-Dyslex [Riveros, 2001] e [Sousa, 2004]:
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.
O PRÉ-D1SCALC
O Pré-D1scalc é um projeto de Objeto de Aprendizagem, que usa a estratégia de um 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 do outros animais,
frutas para cesta de frutas e lixo para lixeira), conforme ilustrado na Figura 1. Com essa fase, é
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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.
•
•
•
•
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.
•
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).
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FIGURA 3.Tela da fase Maior ou Menor.
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.
TECNOLOGIA UTILIZADA
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.
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 GUI, 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].
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.
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FIGURA 4.Inferência de uma base de regras no JEOPS.
CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS
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.
REFERÊNCIAS
1.
Ayres, D. A. (2009). Software educativo: uma reflexão sobre a avaliação e utilização no ambiente escolar. REDEM Red educativa mundial.
2. Feigenbaum, E.A. e FELDMAN, J. Computers and thought. McGraw-Hill, New York, 1963.
3. Johnson, D.J.; Myklebust, H. R. Distúrbios de aprendizagem: princípios e práticas educacionais. São Paulo: Pioneira,
1983.
4. de Oliveira, V. G.; Porrozzi, R. (2009). Possibilidades e limitações da informática na educação. Revista Práxis, V. 1 No
1.
5. Riveros, Lilian Jeannette Meyer. (2001) Sistema Especialista: uma Base para o Pré-diagnóstico da Dislexia.
Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós Graduação em Ciências da Computação.
6. Romagnoli, G. C. Discalculia: um desafio na Matemática. São Paulo, 2008. p.14.
7. Silveira, I. F. (2003). "Linguagem Java", http://www.infowester.com/lingjava.php
8. Sousa, D. G. A utilização de Sistemas Especialistas e de RPG na construção de um modelo computacional para Ensino
de Matemática. Pelotas, 2004.
9. dos Santos, J. C. (2010). A informática na educação contribuindo para o processo de revitalização escolar. Congresso
Internacional de Filosofia e Educação.
10. Steil, R. (2003) “Introdução a programação gráfica em Java com Swing”, http://www.guj.com.br/articles/38.
11. Vieira, Elaine. Transtornos na aprendizagem da matemática: número e discalculia. Revista Ciências e Letras, n. 35, p.
109-119, 2004.
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