2 revisão bibliográfica - Projeto Pesquisa

TURNO:
NOTURNO
VERSÃO:
2
No
UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS
DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E COMPUTAÇÃO
CURSO DE CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO — BACHARELADO
COORDENAÇÃO DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
PROPOSTA PARA O TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
TÍTULO:
SISTEMA TUTOR INTELIGENTE PARA ENSINO DE SQL
ÁREA: Informática na Educação
Palavras-chave: Sistema tutor. SQL.
1 IDENTIFICAÇÃO
1.1
ALUNO
Nome: Sandro Oscar Bugmann
Código/matrícula: 19633
Endereço residencial:
Rua: R. Jericó
Complemento:
n: 375
Bairro: Fortaleza
CEP: 89057-224
Telefone fixo: (47) 3337-2702
Cidade: Blumenau
UF: SC
Celular: 9193-8440
Endereço comercial:
Empresa: Operacional Têxtil Ltda.
Rua: R. Itajaí
CEP: 89015-201
n: 2951
Cidade: Blumenau
E-Mail FURB:
[email protected]
1.2
UF: SC
Telefone: 3231-3131
E-Mail alternativo: [email protected]
ORIENTADOR
Nome: Alexander Roberto Valdameri
E-Mail FURB: [email protected]
Bairro: Vorstadt
E-Mail alternativo:
2 DECLARAÇÕES
2.1
DECLARAÇÃO DO ALUNO
Declaro que estou ciente do Regulamento do Trabalho de Conclusão de Curso de
Ciências da Computação e que a proposta em anexo, a qual concordo, foi por mim rubricada
em todas as páginas. Ainda me comprometo pela obtenção de quaisquer recursos necessários
para o desenvolvimento do trabalho, caso esses recursos não sejam disponibilizados pela
Universidade Regional de Blumenau (FURB).
Assinatura:
2.2
Local/data:
DECLARAÇÃO DO ORIENTADOR
Declaro que estou ciente do Regulamento do Trabalho de Conclusão do Curso de
Ciências da Computação e que a proposta em anexo, a qual concordo, foi por mim rubricada
em todas as páginas. Ainda me comprometo a orientar o aluno da melhor forma possível de
acordo com o plano de trabalho explícito nessa proposta.
Assinatura:
Local/data:
3 AVALIAÇÃO DA PROPOSTA
Sandro Oscar Bugmann
Orientador(a):
Alexander Roberto Valdameri
ASPECTOS AVALIADOS
1.
não atende
Acadêmico(a):
atende
parcialmente
AVALIAÇÃO DO(A) ORIENTADOR(A)
atende
3.1
INTRODUÇÃO
1.1. O tema de pesquisa está devidamente contextualizado/delimitado?
1.2. O problema está claramente formulado?
2.
ASPECTOS TÉCNICOS
3.
4.
5.
6.
7.
ASPECTOS
METODOLÓGICOS
8.
9.
OBJETIVOS
2.1. O objetivo geral está claramente definido e é passível de ser alcançado?
2.2. São apresentados objetivos específicos (opcionais) coerentes com o objetivo geral?
Caso não sejam apresentados objetivos específicos, deixe esse item em branco.
RELEVÂNCIA
3.1. A proposta apresenta um grau de relevância em computação que justifique o
desenvolvimento do TCC?
METODOLOGIA
4.1. Foram relacionadas todas as etapas necessárias para o desenvolvimento do TCC?
4.2. Os métodos e recursos estão devidamente descritos e são compatíveis com a
metodologia proposta?
4.3. A proposta apresenta um cronograma físico (período de realização das etapas) de
maneira a permitir a execução do TCC no prazo disponível?
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
5.1. As informações apresentadas são suficientes e têm relação com o tema do TCC?
5.2. São apresentados trabalhos correlatos, bem como comentadas as principais
características dos mesmos?
REQUISITOS DO SISTEMA A SER DESENVOLVIDO
6.1. Os requisitos funcionais e não funcionais do sistema a ser desenvolvido foram
claramente descritos?
CONSIDERAÇÕES FINAIS
7.1. As considerações finais relacionam os assuntos apresentados na revisão bibliográfica
com a realização do TCC?
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
8.1. As referências bibliográficas obedecem às normas da ABNT?
8.2. As referências bibliográficas contemplam adequadamente os assuntos abordados na
proposta (são usadas obras atualizadas e/ou as mais importantes da área)?
CITAÇÕES
9.1. As citações obedecem às normas da ABNT?
9.2. As informações retiradas de outros autores estão devidamente citadas?
10. AVALIAÇÃO GERAL (organização e apresentação gráfica, linguagem usada)
10.1. O texto obedece ao formato estabelecido?
10.2. A exposição do assunto é ordenada (as idéias estão bem encadeadas e a linguagem
utilizada é clara)?
A proposta de TCC deverá ser revisada, isto é, necessita de complementação, se:

Qualquer um dos itens tiver resposta NÃO ATENDE;

pelo menos 4 (quatro) itens dos ASPECTOS TÉCNICOS tiverem resposta ATENDE PARCIALMENTE; ou

pelo menos 4 (quatro) itens dos ASPECTOS METODOLÓGICOS tiverem resposta ATENDE PARCIALMENTE.
PARECER:
(
Assinatura do(a) avaliador(a):
) APROVADA
(
) NECESSITA DE COMPLEMENTAÇÃO
Local/data:
CONSIDERAÇÕES DO(A) ORIENTADOR(A):
Caso o(a) orientador(a) tenha assinalado em sua avaliação algum item como “atende parcialmente”, devem ser relatos os
problemas/melhorias a serem efetuadas.
Na segunda versão, caso as alterações sugeridas pelos avaliadores não sejam efetuadas, deve-se incluir uma justificativa.
Faz-se necessário salientar que a ênfase do trabalho não está nos comandos de definição das estruturas e
manipulação dos dados, e sim de recuperação, através do comando select, este por sua vez, o principal da
linguagem.
Assinatura do(a) avaliador(a):
Local/data:
Sandro Oscar Bugmann
Avaliador(a):
José Roque Voltolini da Silva
ASPECTOS AVALIADOS
1.
não atende
Acadêmico(a):
atende
parcialmente
AVALIAÇÃO DO(A) COORDENADOR DE TCC
atende
3.2
INTRODUÇÃO
1.1. O tema de pesquisa está devidamente contextualizado/delimitado?
1.2. O problema está claramente formulado?
2.
ASPECTOS TÉCNICOS
3.
4.
5.
6.
7.
ASPECTOS
METODOLÓGICOS
8.
9.
OBJETIVOS
2.1. O objetivo geral está claramente definido e é passível de ser alcançado?
2.2. São apresentados objetivos específicos (opcionais) coerentes com o objetivo geral?
Caso não sejam apresentados objetivos específicos, deixe esse item em branco.
RELEVÂNCIA
3.1. A proposta apresenta um grau de relevância em computação que justifique o
desenvolvimento do TCC?
METODOLOGIA
4.1. Foram relacionadas todas as etapas necessárias para o desenvolvimento do TCC?
4.2. Os métodos e recursos estão devidamente descritos e são compatíveis com a
metodologia proposta?
4.3. A proposta apresenta um cronograma físico (período de realização das etapas) de
maneira a permitir a execução do TCC no prazo disponível?
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
5.1. As informações apresentadas são suficientes e têm relação com o tema do TCC?
5.2. São apresentados trabalhos correlatos, bem como comentadas as principais
características dos mesmos?
REQUISITOS DO SISTEMA A SER DESENVOLVIDO
6.1. Os requisitos funcionais e não funcionais do sistema a ser desenvolvido foram
claramente descritos?
CONSIDERAÇÕES FINAIS
7.1. As considerações finais relacionam os assuntos apresentados na revisão bibliográfica
com a realização do TCC?
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
8.1. As referências bibliográficas obedecem às normas da ABNT?
8.2. As referências bibliográficas contemplam adequadamente os assuntos abordados na
proposta (são usadas obras atualizadas e/ou as mais importantes da área)?
CITAÇÕES
9.1. As citações obedecem às normas da ABNT?
9.2. As informações retiradas de outros autores estão devidamente citadas?
10. AVALIAÇÃO GERAL (organização e apresentação gráfica, linguagem usada)
10.1. O texto obedece ao formato estabelecido?
10.2. A exposição do assunto é ordenada (as idéias estão bem encadeadas e a linguagem
utilizada é clara)?
A proposta de TCC deverá ser revisada, isto é, necessita de complementação, se:

Qualquer um dos itens tiver resposta NÃO ATENDE;

pelo menos 4 (quatro) itens dos ASPECTOS TÉCNICOS tiverem resposta ATENDE PARCIALMENTE; ou

pelo menos 4 (quatro) itens dos ASPECTOS METODOLÓGICOS tiverem resposta ATENDE PARCIALMENTE.
PARECER:
(
) APROVADA
(
) NECESSITA DE COMPLEMENTAÇÃO
OBSERVAÇÕES:
Assinatura do(a) avaliador(a):
Local/data:
Sandro Oscar Bugmann
Avaliador(a):
Sérgio Stringari
ASPECTOS AVALIADOS
1.
não atende
Acadêmico(a):
atende
parcialmente
AVALIAÇÃO DO(A) PROFESSOR(A) DA DISCIPLINA DE TCCI
atende
3.3
INTRODUÇÃO
1.1. O tema de pesquisa está devidamente contextualizado/delimitado?
1.2. O problema está claramente formulado?
2.
ASPECTOS TÉCNICOS
3.
4.
5.
6.
7.
ASPECTOS
METODOLÓGICOS
8.
9.
OBJETIVOS
2.1. O objetivo geral está claramente definido e é passível de ser alcançado?
2.2. São apresentados objetivos específicos (opcionais) coerentes com o objetivo geral?
Caso não sejam apresentados objetivos específicos, deixe esse item em branco.
RELEVÂNCIA
3.1. A proposta apresenta um grau de relevância em computação que justifique o
desenvolvimento do TCC?
METODOLOGIA
4.1. Foram relacionadas todas as etapas necessárias para o desenvolvimento do TCC?
4.2. Os métodos e recursos estão devidamente descritos e são compatíveis com a
metodologia proposta?
4.3. A proposta apresenta um cronograma físico (período de realização das etapas) de
maneira a permitir a execução do TCC no prazo disponível?
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
5.1. As informações apresentadas são suficientes e têm relação com o tema do TCC?
5.2. São apresentados trabalhos correlatos, bem como comentadas as principais
características dos mesmos?
REQUISITOS DO SISTEMA A SER DESENVOLVIDO
6.1. Os requisitos funcionais e não funcionais do sistema a ser desenvolvido foram
claramente descritos?
CONSIDERAÇÕES FINAIS
7.1. As considerações finais relacionam os assuntos apresentados na revisão bibliográfica
com a realização do TCC?
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
8.1. As referências bibliográficas obedecem às normas da ABNT?
8.2. As referências bibliográficas contemplam adequadamente os assuntos abordados na
proposta (são usadas obras atualizadas e/ou as mais importantes da área)?
CITAÇÕES
9.1. As citações obedecem às normas da ABNT?
9.2. As informações retiradas de outros autores estão devidamente citadas?
10. AVALIAÇÃO GERAL (organização e apresentação gráfica, linguagem usada)
10.1. O texto obedece ao formato estabelecido?
10.2. A exposição do assunto é ordenada (as idéias estão bem encadeadas e a linguagem
utilizada é clara)?
PONTUALIDADE NA ENTREGA
atraso de
_____ dias
A proposta de TCC deverá ser revisada, isto é, necessita de complementação, se:

Qualquer um dos itens tiver resposta NÃO ATENDE;

pelo menos 4 (quatro) itens dos ASPECTOS TÉCNICOS tiverem resposta ATENDE PARCIALMENTE; ou

pelo menos 4 (quatro) itens dos ASPECTOS METODOLÓGICOS tiverem resposta ATENDE PARCIALMENTE.
PARECER:
(
) APROVADA
(
) NECESSITA DE COMPLEMENTAÇÃO
OBSERVAÇÕES:
Assinatura do(a) avaliador(a):
Local/data:
Sandro Oscar Bugmann
Avaliador(a):
Maurício Capobianco Lopes
ASPECTOS AVALIADOS
1.
não atende
Acadêmico(a):
atende
parcialmente
AVALIAÇÃO DO(A) PROFESSOR(A) ESPECIALISTA NA ÁREA
atende
3.4
INTRODUÇÃO
1.1. O tema de pesquisa está devidamente contextualizado/delimitado?
1.2. O problema está claramente formulado?
2.
ASPECTOS TÉCNICOS
3.
4.
5.
6.
7.
ASPECTOS
METODOLÓGICOS
8.
9.
OBJETIVOS
2.1. O objetivo geral está claramente definido e é passível de ser alcançado?
2.2. São apresentados objetivos específicos (opcionais) coerentes com o objetivo geral?
Caso não sejam apresentados objetivos específicos, deixe esse item em branco.
RELEVÂNCIA
3.1. A proposta apresenta um grau de relevância em computação que justifique o
desenvolvimento do TCC?
METODOLOGIA
4.1. Foram relacionadas todas as etapas necessárias para o desenvolvimento do TCC?
4.2. Os métodos e recursos estão devidamente descritos e são compatíveis com a
metodologia proposta?
4.3. A proposta apresenta um cronograma físico (período de realização das etapas) de
maneira a permitir a execução do TCC no prazo disponível?
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
5.1. As informações apresentadas são suficientes e têm relação com o tema do TCC?
5.2. São apresentados trabalhos correlatos, bem como comentadas as principais
características dos mesmos?
REQUISITOS DO SISTEMA A SER DESENVOLVIDO
6.1. Os requisitos funcionais e não funcionais do sistema a ser desenvolvido foram
claramente descritos?
CONSIDERAÇÕES FINAIS
7.1. As considerações finais relacionam os assuntos apresentados na revisão bibliográfica
com a realização do TCC?
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
8.1. As referências bibliográficas obedecem às normas da ABNT?
8.2. As referências bibliográficas contemplam adequadamente os assuntos abordados na
proposta (são usadas obras atualizadas e/ou as mais importantes da área)?
CITAÇÕES
9.1. As citações obedecem às normas da ABNT?
9.2. As informações retiradas de outros autores estão devidamente citadas?
10. AVALIAÇÃO GERAL (organização e apresentação gráfica, linguagem usada)
10.1. O texto obedece ao formato estabelecido?
10.2. A exposição do assunto é ordenada (as idéias estão bem encadeadas e a linguagem
utilizada é clara)?
A proposta de TCC deverá ser revisada, isto é, necessita de complementação, se:

Qualquer um dos itens tiver resposta NÃO ATENDE;

pelo menos 4 (quatro) itens dos ASPECTOS TÉCNICOS tiverem resposta ATENDE PARCIALMENTE; ou

pelo menos 4 (quatro) itens dos ASPECTOS METODOLÓGICOS tiverem resposta ATENDE PARCIALMENTE.
PARECER:
(
) APROVADA
(
) NECESSITA DE COMPLEMENTAÇÃO
OBSERVAÇÕES:
Assinatura do(a) avaliador(a):
Local/data:
UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS
CURSO DE CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO – BACHARELADO
SISTEMA TUTOR INTELIGENTE PARA ENSINO DE SQL
SANDRO OSCAR BUGMANN
BLUMENAU
2012
SANDRO OSCAR BUGMANN
SISTEMA TUTOR INTELIGENTE PARA ENSINO DE SQL
Proposta de Trabalho de Conclusão de Curso
submetida à Universidade Regional de
Blumenau para a obtenção dos créditos na
disciplina Trabalho de Conclusão de Curso II
do curso de Ciências da Computação —
Bacharelado.
Prof. Alexander Roberto Valdameri – Orientador
BLUMENAU
2012
2
1 INTRODUÇÃO
Atualmente com os avanços tecnológicos e a crescente demanda por informação, os
educadores podem utilizar formas alternativas para disponibilizar o conhecimento e
proporcionar o aprendizado, sendo uma delas, a utilização de ferramentas de ensino assistidas
por computador.
Os Sistemas Tutores Inteligentes (STI) buscam ajudar os professores neste processo,
aplicando técnicas de Inteligência Artificial (IA) que auxiliam na explicação do assunto,
podendo ser utilizados individualmente pelo aluno, auxiliando-o na medida que progredir nas
tarefas determinadas pelo sistema (POZZEBON; CARDOSO; BITTENCOURT, 2005).
Na área de Ciências da Computação, a temática Banco de Dados é fundamental para a
formação dos alunos. Atualmente os bancos de dados relacionais dominam o mercado e
utilizam a linguagem Structured Query Language (SQL) para definição, manipulação e
consulta dos dados.
A linguagem SQL, por sua vez, é considerada uma linguagem de quarta geração
(4LG), pois seu conjunto de comandos apresenta alto nível de abstração, em virtude da
aproximação com a linguagem humana.
A construção de um sistema para ensino da linguagem SQL é de fundamental
importância para o aluno praticar os conhecimentos adquiridos em aula.
Visto o acima, propõe-se o desenvolvimento de um STI para ensino da linguagem
SQL. O educador terá à sua disposição um editor de questões (que será usado pelo STI para
interrogar o aluno) e também um editor de ajuda (usado para fornecer informações para o
aluno na construção dos comandos SQL).
O STI utilizará a técnica de Recuperação de Informação (RI), também conhecida como
ranqueamento. As questões serão divididas em categorias e cada questão terá uma ou mais
palavras chave, que serão utilizadas pelo sistema para trazer a “ajuda” para o comando SQL
utilizado pelo aluno. Esta ajuda será ordenada pela freqüência de acesso do aluno
(GUIZZARDI; MENEZES, 2001).
3
1.1
OBJETIVOS DO TRABALHO
O objetivo deste trabalho é desenvolver um STI para ensino da linguagem SQL,
utilizando RI para auxiliar o aluno nas respostas dos exercícios propostos pelo professor.
Os objetivos específicos do trabalho são:
a) Fornecer exercícios para prática da linguagem SQL;
b) Utilizar RI para fornecer conteúdo instrucional ao aluno;
c) Validar comandos SQL utilizando BNF SQL limitada ao comando select com as
respectivas cláusulas.
d) Implementar funcionalidade de comparação do resultado da resposta do aluno
com a resposta esperada pelo professor.
1.2
RELEVÂNCIA DO TRABALHO
Visando auxiliar o professor no ensino da linguagem SQL, o trabalho objetiva oferecer
um STI que proporcione uma alternativa de ensino, acrescentado um diferencial no ensino do
aprendizado do assunto.
Este trabalho contribuirá no ensino da linguagem SQL, uma vez que possibilitará ao
aluno validar suas respostas e receber ajuda quando for necessário para a resolução da
questão.
No desenvolvimento, serão utilizadas técnicas de RI para auxiliar o aluno e também a
especificação dos comandos SQL que serão tratados pelo STI.
Futuramente novos trabalhos poderão implementar novas técnicas de IA para ajudar o
aluno e também poderá ser ampliado os comandos SQL suportados pelo sistema.
4
1.3
METODOLOGIA
O trabalho será desenvolvido observando as seguintes etapas:
a) levantamento bibliográfico: realizar da levantamento da bibliografia sobre
informática na educação, STI, SQL, RI e trabalhos correlatos;
b) elicitação dos requisitos: detalhar e reavaliar os requisitos, observando as
necessidades encontradas na revisão bibliográfica;
c) construção de um mapa conceitual: para relacionar o conteúdo (select, from,
where, group by, subselects)
e definir o nível do aluno e sugestão as
seqüência de exercícios;
d) especificação da Backus-Naur Form (BNF) para os comandos SQL: serão
definidas as consultas suportadas pelo tutor;
e) especificação do sistema: especificar a ferramenta com análise orientada a objeto
utilizando a Unified Modeling Language (UML). Será utilizado a ferramenta
Enterprise Architect para a modelagem dos diagramas de casos de uso, de classes e
de seqüência;
f) implementação do sistema: implementar o sistema proposto utilizando a
linguagem Java com o ambiente de desenvolvimento Eclipse;
g) testes: desenvolver um conjunto de três questões e conteúdo instrucional para cada
item do mapa conceitual e em seguida executar o sistema.
As etapas serão realizadas nos períodos relacionados no Quadro 1.
2012
fev. mar. abr. maio. jun.
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
etapas / quinzenas
levantamento bibliográfico
elicitação dos requisitos
construir um mapa conceitual
especificação da BNF para comando
SQL
especificação do sistema
implementação do sistema
testes
Quadro 1 - Cronograma
5
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo será apresentado o papel da informática na educação e sua importância
na qualificação do aprendizado do aluno. Em seguida, será abordado o conceito de STI, sua
finalidade e os módulos que o constituem. Após será apresentada explicação sobre a
linguagem SQL, em especial, o comando select. Também será abordada a técnica de RI e pôr
fim serão relacionados alguns trabalhos correlatos.
2.1
INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO
A informática está disponibilizando para os educadores novas formas de ensinar.
Educadores devem saber utilizar esse novo recurso para melhorar a qualidade do ensino,
fugindo da metodologia tradicional e enriquecendo as alternativas de ensino.
Segundo Cox (2003, p. 19), “Os computadores podem atender a inúmeros fins,
requerendo para tanto, serem instruídos, pelo software, para efetivarem distintas operações.”
Beckmann (2002 apud NERIS et al. 2005, p. 11) afirma que as estratégias cognitivas
como “uma estratégia ou um grupo de estratégias ou procedimentos que os alunos usam para
cumprir tarefas acadêmicas ou melhorar suas habilidades sociais. Normalmente mais do que
uma são utilizadas, dependendo do esquema de aprendizado do aluno.” As estratégias são:
“visualização; verbalização; associação; particionamento; questionamento; inspeção; grifar;
sinalização; uso de mnêumonicos; reforço oral de algumas palavras; auto verificação e
monitoramento” (NERIS et al., 2005, p. 9).
Beckmann (2002 apud NERIS et al., 2005, p. 11) esclarece que “As estratégias
cognitivas são, portanto os meios que o aluno dispõe para adquirir seus próprios processos de
aprendizagem.”
Segundo Cox (2003, p. 24), “A escola deve oferecer ao educando a oportunidade de
desenvolvimento de sua capacidade de criar, de descobrir e descobri-se, de caminhar com
seus próprios pés, alicerçados nas mais sólidas bases racionais”.
Rodrigues e Carvalho (2005, p. 21), afirmam que “Para a construção de um ambiente
propício a aprendizagem, os aspectos pedagógicos, motivacionais e emocionais devem estar
integrados a arquitetura do sistema.”
6
Cox (2003, p. 31) salienta que é preciso ter cuidado para não haver subutilização ou
supervalorização dos recursos computacionais, deixando assim em segundo plano a educação
através da mesma.
Diante disto é fundamental disponibilizar recursos da computação para o
desenvolvimento de práticas educacionais. O corpo docente deve ser capacitado e a
resistência a mudança deve ser vencida.
Apesar dos progressos, existem limitações de hardware, software e conhecimento para
modelar os aspectos psicológicos e pedagógicos (RODRIGUES; CARVALHO, 2005, p. 21).
2.2
SISTEMA TUTOR INTELIGENTE (STI)
A década de 70 foi marcada pelo surgimento dos sistemas generativos, que eram
capazes de gerar automaticamente o material instrucional. Estes sistemas foram bastante
utilizados na aritmética, onde os problemas matemáticos eram gerados aleatoriamente e sua
resolução era automática (VICCARI, 1998).
Neste período, os programas Computer Aided Instruction (CAI) transmitiam
conhecimento seqüêncial e não se adaptavam às necessidades dos alunos, sendo que, então
propuseram um sistema que se utiliza de técnicas de IA, levando em consideração os estilos
cognitivos dos alunos. Este tipo de software foi denominado como Sistema Tutor Inteligente
(STI) (VICCARI; GIRAFFA, 2003, p. 165).
Os STIs pertencem ao grupo dos Intelligent Computer Aided Instruction (ICAI), que
independem do método de ensino utilizado, diferente de seus predecessores, os CAI, que
seguem uma metodologia rígida, onde o aluno utiliza lições seguindo uma seqüência definida
pelo educador (VICCARI; GIRAFFA, 2003, p. 165).
Segundo Pozzebon e Barreto (2002), existem quatro modelos principais ou
componentes que ajudam a definir as funções operacionais básicas:
a) modelo especialista ou domínio: representa o objeto a ser estudado;
b) modelo do estudante: é o receptor do conhecimento;
c) modelo pedagógico: aplica as técnicas didáticas a serem utilizadas para a
comunicação do conhecimento;
d) interface: é a forma de comunicação do meio externo ao sistema.
A Figura 1 apresenta a estrutura básica de um STI.
7
Fonte : Pozzebon e Barreto (2002).
Figura 1 – Estrutura básica de um STI
Conforme Viccari e Giraffa (2003, p. 171), o modelo de domínio ou especialista é
formado pelo material instrucional. Neste modelo é encontrado o conhecimento sobre o
assunto a ser trabalhado com o aluno.
Segundo Pozzebon e Barreto (2002), o modelo do especialista é fundamentalmente
uma base de conhecimento, contendo informações de um determinado domínio, que é
organizado para representar o conhecimento de um especialista ou professor.
O modelo do estudante têm como característica contemplar o conhecimento e o
comportamento do aluno que possa trazer algum tipo de conseqüência na aprendizagem. A
construção deste modelo é um tanto complexa. Os canais de comunicação em um computador
podem parecer um pouco limitados, comparado com a capacidade das pessoas em passar
informações em uma grande variedade de meios, como expressões faciais e tons de voz
(POZZEBON; BARRETO, 2002).
Segundo Hatzilygeroudis e Prentzas (2005, p. 180), o modelo pedagógico apresenta as
informações de acordo com as ações sobre o modelo do estudante, tendo como tarefas,
selecionar a estratégia pedagógica e apresentar o conteúdo selecionado. Deve também
apropriar a ordem dos conceitos a serem ensinados.
“As estratégias constituem conhecimento sobre como ensinar, ou seja, sobre como
gerar, a partir das informações de diagnóstico, uma seqüência de táticas de ensino capazes de
apresentar com sucesso um determinado tópico a um determinado aluno” (VICCARI;
GIRAFFA, 2003, p. 173).
A interface, segundo Pozzebon e Barreto (2002), deve se adaptar ao aluno sendo
8
intuitiva e natural. É responsável pela representação final do conteúdo das ações didáticas e
também pelo fluxo de entrada e saída da informação.
2.3
STRUCTURED QUERY LANGUAGE
Implementada e projetada inicialmente pela IBM Research como uma interface para o
banco de dados relacional SISTEMA R, SQL atualmente é uma linguagem para manipulação
e interação com os bancos de dados relacionais, sendo reconhecida por quase todos os bancos
de dados relacionais do mercado, graças aos esforços da American National Standards
Institute (ANSI) e da International Standards Organization (ISO) de torná-la padrão
(ELMASRI; NAVATHE, 2005, p. 148).
A SQL permite escrever consultas com operações expressadas em alto nível, assim o
programador não precisa se preocupar com a forma como os dados estão armazenados e
organizados e nem como a estrutura de armazenamento deve ser utilizada para executar a
busca dos dados eficientemente (GARCIA-MOLINA; ULLMANN; WIDOM, 2002, p. 351).
Garcia-Molina, Ullmann e Widom (2002, p. 284) afirmam que seis cláusulas podem
aparecer na consulta select-from-where, sendo elas: SELECT, FROM, WHERE, GROUP BY,
HAVING
e ORDER BY. Somente as duas primeiras cláusulas são obrigatórias e não é possível
utilizar HAVING sem utilizar a cláusula GROUP BY. Qualquer outra cláusula adicional pode ser
utilizada, porém deve seguir a ordem acima apresentada.
A Figura 2 mostra a sintaxe do comando SELECT.
Fonte : Garcia-Molina; Ullmann e Widom (2001, p. 16).
Figura 2 – Descrição da sintaxe básica de uma instrução de seleção
Conforme Garcia-Molina, Ullmann e Widom (2001, p. 16), a execução da seleção
acima pode ser feita da seguinte forma:
a) todas as tuplas relacionadas com a cláusula FROM são selecionadas;
b) na sequência, as tuplas que não satisfazem a cláusula WHERE são eliminadas;
9
c) as tuplas restantes são agrupadas de acordo com a cláusula GROUP BY;
d) os grupos que não satisfazem a cláusula HAVING são rejeitados;
e) os cálculos referentes a lista de atributos são executados;
f) finalizando com o comando ORDER BY responsável por ordenar as tuplas de acordo
com os atributos listados.
Além das consultas simples, com restrições e agrupamentos, também é possível utilizar
subconsultas dentro das cláusulas WHERE, FROM e HAVING. Segundo Elmasri e Navathe
(2005, p. 165), “Algumas consultas necessitam da busca de valores presentes no banco de
dados para, então, usá-los na condição de comparação. Essas consultas podem ser formuladas
de modo conveniente por meio de consultas aninhadas (nested queries)”.
A Figura 3 apresenta uma demonstração da aplicação de subconsultas na cláusula
WHERE,
onde será retornado o título e o ano de todos os filmes em que o estúdio não esteja
localizado em Hollywood.
Fonte : Garcia-Molina, Ullmann e Widom (2001, p. 17).
Figura 3 – Aplicação de subconsulta, retornando os filmes não produzidos em Hollywood
2.4
RECUPERAÇÃO DA INFORMAÇÃO (RI)
"Capturar o conhecimento humano não é uma tarefa simples; o problema toma
proporções maiores quando nos dispomos a registrar a experiência humana, representando-a
sob a forma de programas a serem executados pelo computador." (MENDES, 1997).
Para recuperar a informação relevante para o aluno, é preciso utilizar técnicas para
alcançar a resposta pretendida, ora restringindo os resultados alcançados, ora ampliando-os
para a obtenção de informações mais relevantes, conforme o pedido de busca demandado
(LOPES, 2002).
A estratégia de busca pode ser definida como uma técnica ou conjunto de regras para
que tornem possível o encontro entre uma pergunta e a informação armazenada em uma base
de dados. Isto significa que, a partir de um arquivo, um conjunto de itens que constituem
10
conteúdo para uma determinada pergunta será selecionado (LOPES, 2002).
Conforme BORSATO et al., (2006, p. 4), “A recuperação de documentos por meio de
uma máquina de busca que realiza sua tarefa a partir de palavras-chaves é uma forma de
busca que reduz a sobrecarga cognitiva do usuário.”
Na recuperação de informação são utilizadas técnicas de indexação que atribuem pesos
para os documentos conforme a ocorrência do termo solicitado. Intuitivamente é possível
entender que quanto mais freqüente este termo, em um menor número de documentos, maior
importância este termo possui. Para o cálculo do peso de um documento, pode-se utilizar de
uma função chamada Term Frequency – Inverse Document Frequency (TFIDF) que mede a
freqüência do termo no documento e a freqüência do mesmo em um conjunto de documentos.
Também existem outras técnicas que consideram os possíveis sinônimos para a informação a
ser recuperada (BORSATO et al., 2006, p. 4).
Para a execução das buscas do conteúdo didático e retorno de informações relevantes
para o aluno, será utilizado a biblioteca Apache Lucene, que implementa técnicas de RI de
alta performance, permitindo utilizar funcionalidades de indexação e busca em aplicações.
Segundo MCCANDLESS et al., (2005, p. 5), “O Lucene é um projeto de código aberto
implementado na linguagem Java, cuja sua primeira versão foi desenvolvida por Doug
Cutting.”
A indexação utilizada pelo Lucene, é a forma de converter os dados em uma estrutura
que facilite a pesquisa rápida. O Lucene armazena o texto de entrada em uma estrutura de
dados chamada de índice invertido. Como exemplo simples, temos os índices remissivos dos
livros, onde cada palavra contém a(s) pagina(s) onde é referenciada (SONAWANE, 2009).
O Lucene não se preocupa com a origem dos dados, a única premissa a ser seguida é
que os dados de origem possam ser convertidos para texto, ou seja, é possível realizar
pesquisas em arquivos, páginas web, arquivos de texto, arquivos do Microsoft Word, HTML
ou PDF. Utilizando a mesma filosofia, é possível indexar dados armazenados em um banco de
dados, possibilitando buscas avançadas de informações (MCCANDLESS et al., 2005, p. 8).
Para realizar estas buscas, a biblioteca disponibiliza algumas técnicas RI como : Phrase
Query, RangeQuery, Wildcard e BooleanQuery (SONAWANE, 2009).
11
2.5
TRABALHOS CORRELATOS
Outros ambientes para ensino foram desenvolvidos com o objetivo de ensinar SQL,
cada um aplicando uma técnica de IA diferente, ou até mesmo funcionando apenas como um
sistema tutor, não aplicando nenhuma inteligência para ajudar o aluno. A seguir será
apresentado o “Sistema Tutor SQLOnline” que possibilita o aprendizado de SQL (SOUZA,
2005). Em seguida será apresentado o “Projeto Objeto de Aprendizagem” (DESBESSEL,
2007) e por último com o Auxiliar (PIVA JR et al., 2005), que implementa técnicas de RBC.
2.5.1
SQLOnline
É um sistema on-line para ensino SQL, com o objetivo de disponibilizar exercícios e
correções para alunos e professores, apresentando dados estatísticos do desempenho dos
alunos. Os exercícios são escolhidos aleatoriamente conforme o nível de complexidade
selecionado. O sistema registra as respostas e possibilita um acompanhamento estatístico do
desempenho dos alunos (SOUZA, 2005).
Tanto professores quanto alunos podem pôr em prática os seus conhecimentos. Os
professores podem cadastrar novas bases de dados para possibilitar a execução de outros
exercícios. Também é possível fazer provas on-line com o professor selecionando quantas
questões de cada nível devem fazer parte do teste e estabelecendo também a quantidade de
vezes que o aluno pode errar pôr questão (SOUZA, 2005).
2.5.2
Projeto Objeto de Aprendizagem (POA)
Este trabalho apresenta o conteúdo da linguagem SQL em forma de tutorial. O aluno
estuda os conceitos e depois é sugerido uma seqüência de exercícios para testar o
conhecimento do aluno. Na medida em que o aluno resolve as questões, sua nota é atualizada.
Não foi apresentado nenhum controle que impossibilite o aluno de pular a seqüência de
apresentação do conteúdo. Apresenta conteúdo instrucional e exercícios, funcionando como
12
um tutorial on-line de comando SQL (DESBESSEL, 2007).
2.5.3
Auxiliar - Sistema Tutor Inteligente para cursos on-line
O Auxiliar tem por contribuir para o aprendizado da linguagem SQL. Ele
responsabiliza ao professor a edição, diagramação e publicação de cursos, além de possibilitar
a redefinição de assuntos para os alunos com dificuldades. Implementa um mecanismo que
além de facilitar a avaliação, busca situações similares permitindo redefinir o conteúdo a ser
questionado ao aluno para eliminar as deficiências detectadas durante a avaliação fonoativa,
sem maior intervenção do aluno.
Para atingir ajudar no ensino da linguagem SQL são utilizados conceitos de IA (RBC),
semiótica, linguagem dialogada e interação homem máquina, permitindo a ação do professor
e efetivando o processo de ensino e aprendizagem. Utilizam RBC e Traçado de Aproximação
(TA) para recuperar os casos similares aos dados de entrada do sistema (PIVA JR et al.,
2005).
13
3 REQUISITOS DO SISTEMA A SER DESENVOLVIDO
O STI deverá:
a) ter um editor de questões e repostas que será utilizado pelo professor (Requisito
Funcional – RF);
b) ter um editor de conteúdo instrucional que será usado pelo professor (RF);
c) disponibilizar ao aluno o conteúdo instrucional, podendo consultá-lo quando o
mesmo solicitar ou quando errar a questão (RF);
d) disponibilizar área de exercícios, onde o aluno poderá responder as questões
disponibilizadas pelo professor e validar as respostas suas respostas (RF);
e) utilizar técnicas de RI para ajudar o aluno na resolução do exercício (RF);
f) ser implementado na linguagem Java utilizando o ambiente Eclipse (Requisito Não
Funcional – RNF);
g) ser compatível com o sistema operacional Windows 2000 e XP (RNF);
h) utilizar o banco de dados MySQL para armazenar as questões, repostas, conteúdo
instrucional do professor e dados dos alunos (RNF);
i)
utilizar biblioteca Lucene para aplicar as técnicas de RI (RNF);
j)
disponibilizar o STI para acesso a internet (RNF).
14
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Verificou-se que a metodologia de ensino está mudando. Os professores precisam
buscar formas alternativas de ensino que proporcionem ao aluno o prazer em aprender com
seu próprio esforço.
Um dos objetivos da informática na educação é mostrar que o computador também
pode ser usado para ensinar, utilizando conteúdo proposto pelos professores e apresentandoos de uma forma que motive o aluno a aprender.
Este trabalho visa desenvolver um STI para o aprendizado de SQL. Como a linguagem
SQL possibilita a construção de consultas complexas, o aluno terá a oportunidade de
acompanhar a sua execução.
Além disso, o aluno possuirá um ambiente que prestará auxilio, trazendo conteúdo
relacionado com a questão a ser respondida.
A técnica de RI será utilizada para trazer todas as informações que possam ajudar o
aluno na resolução da questão a ser resolvida.
Também será feita a especificação de quais comandos serão tratados pelo STI e com
base na identificação destes comandos, o STI poderá interagir com o aluno, disponibilizando
conteúdo instrucional.
Verificou-se a existência de trabalhos correlatos, como o SQLOnline e o POA, mas os
mesmos funcionam como tutoriais eletrônicos e não provêm nenhum mecanismo que possa
auxiliar o aluno no momento da resolução da questão ou possibilitando ao mesmo verificar a
execução de sua resposta. O Auxiliar consegue ajudar o aluno, já que implementa técnicas de
IA.
O STI proposto busca justamente oferecer um ambiente que favoreça o aprendizado do
aluno, contemplando assim as principais características encontradas nos trabalhos correlatos
que buscam ensinar a linguagem SQL.
15
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