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VI Workshop de Informática Médica - WIM2006
Desenvolvimento de Agente Pedagógico Utilizando a
Ferramenta JClips
Anita Maria da Rocha Fernandes1, Luciana Soares Fernandes1, Alisson Oldoni1,
Janice Inês Deters2
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Grupo de Inteligência Aplicada – Curso de Ciência da Computação – CTTMar Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI) – Itajaí –SC – Brasil
Instituto de Engenharia Biomédica – Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) –
Florianópolis, SC - Brasil
{anita,lusofer,aoldoni}@univali.br, [email protected]
Abstract: This paper presents the development of a pedagogical agent using
JCLIPS tool to connect CLIPS inference engine with environments developed
using Java. .
Resumo. Este artigo apresenta o desenvolvimento de um agente pedagógico
utilizando a ferramenta JCLIPS para conexão do motor de inferência do
CLIPS com ambientes desenvolvidos em Java.
1. Introdução
A sociedade moderna requer um volume crescente de conhecimento, não somente para
o trabalho profissional, mas também para as necessidades do dia a dia. Para manter a
qualificação da força de trabalho em um ambiente competitivo e em constante mudança,
a educação continuada e à distância se torna essencial [Cristea & Tuduce, 2002]. O
conceito de ambientes de e-learning pretende fornecer às pessoas um treinamento de
alto nível, porém, evitando tarefas intelectuais tediosas e repetitivas, à respeito de um
grande volume de informações finamente estruturado e altamente organizado [Dowling,
2000].
Atualmente a maiorias dos modelos de EAD (Educação a Distância) disponíveis
se respaldam fortemente na metáfora das salas de aula presenciais e nem sempre
capturam a especificidade e o potencial educacional da Internet. Os sistemas de EAD
devem suprir ao máximo as dificuldades causadas pela separação física do aluno e do
professor e dos demais colegas, requerendo ferramentas eficientes, de adaptabilidade,
interação, comunicação e motivação. Uma das ferramentas que se aplica muito bem
neste sentido são os Sistemas Tutores Inteligentes (STI), que utilizam agentes
inteligentes (tutores). Estes, por sua vez têm a função de monitorar a interação do aluno
no ambiente, auxiliando e estimulando o processo de ensino-aprendizagem.
Neste artigo é apresentado o agente pedagógico animado denominado Luciana,
que coabita em um ambiente virtual de ensino de Fisiologia. O Sistema Tutor de
Fisiologia é um software desenvolvido para estudantes de medicina ou áreas afins e
pretende auxiliar no processo de ensino e aprendizado dos conteúdos relacionados à
Fisiologia. Além da tecnologia de STI o ambiente se utiliza de Realidade Virtual, chats,
fóruns de discussão e um conjunto estruturado de recursos hipermídia que contém
animações, vídeos, áudio, simulações e hipertexto. Proporcionando um ambiente de
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aprendizado interativo, atrativo, amigável e estimulando a comunicação entre os
usuários (alunos) e com professor A função do agente pedagógico neste ambiente será
de tutor, ou seja, monitorar e incentivar o aprendizado do aluno, guiá-lo no ambiente,
selecionar estratégias de ensino segundo modelos específicos.
As estratégias do agente pedagógico animado Luciana serão implementadas em
um Sistema especialista usando o motor de inferência do software CLIPS (Language
Integrated Production System) desenvolvido pela NASA, através do JCLIPS (JCLIPS,
2005).
JCLIPS é um software que permite que programadores JAVA utilizem CLIPS
em combinação com JAVA através da incorporação do motor CLIPS em suas
aplicações. No JAVA é possível controlar o motor CLIPS (carregar arquivos CLIPS,
executar o motor, executar comandos arbitrários) e receber informações de volta do
CLIPS no formato texto. O programador escreve suas aplicações JAVA e utiliza dois
arquivos JCLIPS (um .DLL e um .JAR) para estabelecer sua ponte entre JAVA e
CLIPS. O DLL contém toda a distribuição CLIPS, você não precisa do CLIPS
separadamente. O JAR completa a parte JAVA desta ponte. JCLIPS é conhecido por
rodar em ambos Windows e Linux.
A integração do JCLIPS com qualquer aplicação JAVA é simples, bastando
adicionar os arquivos “jclips.jar” e “clips.dll” em um mesmo diretório do CLASSPATH
JAVA, ou adicionar o diretório da aplicação e do arquivo na variável de ambiente
CLASSPATH, utilizada pelo JAVA. A classe utilizada é: public class JClips; extends
java.util.Observable
2. Concepção do Agente Pedagógico
A concepção do agente pedagógico Luciana foi dividida em duas etapas: concepção
visual e concepção funcional, as quais serão descritas à seguir.
2.1 Concepção Visual
Para a modelagem e implementação da personagem que compõe o agente proposto
“Luciana”, foram realizadas algumas entrevistas e pesquisas, que resultarou nas
seguintes características:
• Ser o mais próximo da realidade, do sexo feminino ou masculino, de corpo inteiro e
proporcional ao tamanho da interface.
• Possuir expressões faciais dos mais variados sentimentos como alegria, admiração,
tristeza, entre outros; expressando emoções de acordo com o momento, não
interrompendo o usuário em seu aprendizado com intervenção escrita ou falada.
• Interagir com o usuário, mudando de postura e face sutilmente, entrando em ação e
mudando de posturas de acordo com a situação.
• Falar e escrever, usando balões de texto e/ou recursos de som. Gesticular, mover-se
no ambiente. Ter reações diversas para não tornar a interação com usuário,
monótona. Por exemplo, usar a comunicação escrita num primeiro contato, na
segunda abordagem dar um sorriso, dicas, etc.
Além das diretrizes apresentadas anteriormente, o personagem Luciana foi
idealizado tendo como base os seguintes objetivos visuais: passar a imagem de uma
pesquisadora; ter características físicas semelhantes às características da mulher
brasileira; ser simpática e prender a atenção do usuário; usar roupas alegres e jovens
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Foram utilizados traços arredondados, semelhantes aos de cartoon, dando à
agente uma fisionomia jovial. O contorno dos membros reafirma essa proposta,
juntamente com o uso de cores vivas em suas vestimentas, que são trocadas de acordo
com a situação. A pele morena, olhos verdes, lábios carnudos, cabelos negros e curvas
acentuadas, dão ao personagem o biótipo brasileiro (Figura 1).
Figura 1 – Características do agente pedagógico Luciana
O personagem é exposto a uma gama de contextos, onde deve se portar,
gesticular e interagir de acordo com as exigências da situação. Esse comportamento se
reflete principalmente através de mudanças de humor (expressões de desapontamento,
felicidade, excitação, reprovação, etc), ações (andar, mexer os braços, rir, nadar,
dormir), visual (roupas e calçados diferentes, troca de penteados, maquiagem, etc), entre
outros.
2.2 Concepção Funcional
Cada escolha feita pelo usuário, bem como o seu desempenho nas atividades propostas
pelo usuário são apresentados a um sistema especialista (inteligência do agente
pedagógico) para que o agente possa decidir qual a próxima forma de interação. O
sistema conta com uma base de trinta feições distintas referentes à alegria, tristeza,
dúvida, seriedade, incentivo, repreensão. Tais feições serão utilizadas pelo agente
durante a interação. A escolha de qual feição exibir é feita também pelo sistema
especialista (Figura 2).
Figura 2 – Agente Pedagógico convidando o aluno a conhecer o ambiente
O desenvolvimento a base de conhecimento do sistema especialista está sendo
realizada usando o motor de inferência da ferramenta CLIPS. Para o módulo de consulta
do sistema especialista é necessário utilizar o software JCPLIS. A função deste software
é fazer a integração da Máquina de Inferência CLIPS com o ambiente JAVA.
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Parte das estratégias do agente pedagógico está expressa na árvore de decisão da
Figura 3, que contempla o modo de avaliação.
Figura 3 – Exemplo de árvore de decisão
A seguir tem um exemplo de regra derivada da árvore de decisão da Figura 3 no
ambiente do JCLIPS.
1 (defrule MAIN::BB
2
(aces_aval sim)
3
(desemp_ruim sim)
4
(aces_todos sim)
5
=>
6
(assert (estrat_ buscar1)))
4. Conclusões
O agente pedagógico encontra-se em fase de desenvolvimento da árvore de decisão. O
próximo passo refere-se a validação das regras de decisão em conjunto com
especialistas e conteudistas. Após estas duas etapas todas as regras serão organizadas
dentro do ambiente do CLIPS e feita a conexão através do JCLIPS para o sistema tutor
inteligente que esta sendo desenvolvido em Java.
Referências
Cristea, P. D.; Tuduce, R. (2002) Intelligent eLearning environments. In: 3-RD
EUROPEAN CONFERENCE ON E-COMMERCE / E-ACTIVITIES / EWORKING / E-BUSINESS, ON-LINE SERVICES, VIRTUAL INSTITUTES AND
THEIR INFLUENCES ON AHE ECONOMIC AND SOCIAL ENVIRONMENT,
2002, Bucharest. Proceedings… Bucharest.
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Dowling, G. C. (2000) “Intelligent pedagogical agents in on-line learning
environments”. In: CONFERENCE ON EDUCATIONAL USES OF INFORMATION
AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES, 2000, Beijing, China. Proceedings…
Beijing, China.
JCLIPS. (2005) “CLIPS for Java”. http://www.cs.vu.nl/~mrmenken/jclips. Setembro.
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