3.1. Histórico dos desenvolvimentos

O ensino auxiliado por computador teve três gerações e, com o advento da Realidade Virtual (RV), está entrando na quarta.

• A "primeira geração" baseava-se na teoria comportamentalista, implementando as abordagens tradicionais do planejamento instrucional. As premissas subjacentes a esta "primeira geração" da educação auxiliada por computador foram (Winn, 1993, p. 5):

• para Reigeluth (apud ibid.), o comportamento do estudante é predizível, se o conhecimento acerca do resultado, pretendido na instrução dos métodos empregados e sobre as condições sob as quais este ocorre é suficiente;
• para Landa (apud ibid.), o conhecimento e habilidades dos estudantes que estão além do mestre podem ser padronizados e reduzidos, através de técnicas analíticas apropriadas para componentes "atômicos". A aprendizagem do que se quer, em agregação, produzirá o comportamento pretendido;
• segundo Gagné e Dick (apud Good, Brophy, 1997), a teoria instrucional prescriptiva é suficientemente confiável para que os procedimentos de projeto instrucional assegurem que a instrução, desenvolvida pela sua aplicação sistemática, trabalhará efetivamente sem a intervenção adicional dos projetistas ou professores. Os argumentos desta hipótese foram seriamente refutados em uma variedade de formas por Streibel (apud Winn, 1993) e Winn (1993). Apesar disso, a grande idéia da educação assistida por computador, até agora, continua seguindo esta abordagem baseada nos procedimentos tradicionais do projeto instrucional.

 
• A "segunda geração" do ensino auxiliado por computador sofreu algumas mudanças de ênfase: centrada no conteúdo do projeto instrucional, evoluiu para o modo como a informação é apresentada aos estudantes (Flemming e Levie apud Winn, 1993, p.5). Esta mudança, resultante da percepção do modo como os estudantes processam a informação, tem um impacto maior naquilo que eles aprendem do que na precisão da redução da tarefa e da prescrição de estratégias instrucionais baseadas no conteúdo ensinado. A focalização no projeto de mensagens instrucionais foi resultado da percepção de alguns psicólogos de que a teoria comportamental tem uma concepção incompleta do aprendizado humano, conduzindo a uma prescrição inadequada para estratégias instrucionais e de que as teorias cognitivas de aprendizagem humana e instrução são fontes mais satisfatórias aos projetistas instrucionais, que projetam formas de orientação ao invés de induzirem as formas de comportamento. A emergência da segunda geração teve uma significativa impulsão a partir das considerações feitas por Gardner (apud ibid.), de que dois estudantes não são semelhantes em sua constituição psicológica, por Cronbach e Snow (apud ibid.) de que algumas vezes estas diferenças individuais entre estudantes são suficientemente importantes a ponto de requerer a prescrição de métodos instrucionais diferenciados que considerem suas aptidões e, segundo Tobias (apud ibid.), também suas habilidades.

 
• A "terceira geração" do ensino auxiliado por computador surgiu da crença de que a natureza da interação entre o estudante e a instrução é determinante na aprendizagem, de igual ou maior importância que o conteúdo ou a maneira como a informação é apresentada. Esta orientação é fortemente baseada na ciência cognitiva. Na verdade, teorias cognitivas tais como a ACT (Anderson apud Guin, 1991, p. 253), têm formado as bases apropriadas para todas as tentativas de desenvolver um tutor "inteligente", baseado em computador, altamente interativo como o proposto por Wenger (apud Winn, op. cit.). Uma das mais fortes e recentes expressões desta abordagem é a de Merrill (apud Good, Brophy, 1997. p. 218.), "Instructional Transaction Theory", baseada na idéia de que toda aprendizagem resulta da interação ("transação") entre o estudante e o programa.

As considerações de aprendizagem providas pela Ciência Cognitiva são construídas em torno de idéias como a de que a mente humana trabalha de forma semelhante a um computador e que a cognição consiste na manipulação mental de símbolos (Varela, 1996, 1997). Marr (apud Winn, op. cit.), no seu seminal trabalho sobre a visão, baseia-se na premissa de que o cérebro é demasiado complexo para ser entendido e que, portanto, é necessário explicar a cognição por meio de computações baseadas em funções matemáticas que possam conter o modelo de processo cognitivo.

O criticismo na Ciência Cognitiva apontou, particularmente, para a metáfora computacional da mente humana e para as inevitáveis conseqüências desta suposição, ou seja, a cognição depende das estruturas e funções simbólicas. A presença das interfaces computacionais limitam as experiências dos estudantes em experiência de "terceira pessoa". O corolário é de que a atividade psicológica na primeira pessoa, não-reflexiva, não-simbólica, que ocorre quando a pessoa interage diretamente com mundos reais ou virtuais, não tem lugar nas teorias da Ciências Cognitivas (Winn, 1993, p.7). Esta é uma omissão fatal conforme os construtivistas e críticos da ciência cognitiva em geral (Dreyfus, Edelman, Searle apud ibid.).

O construtivismo descreve os modos de conhecimento e o processo de constituição das estruturas e funções cognitivas e os processos de aprendizagem correlatos. Enquanto estas considerações não se constituíam em uma teoria unificada, as três hipóteses seguintes acerca da construção do conhecimento, forneciam as bases para guiar e projetar as experiências de aprendizagem e aplicações da Realidade Virtual (RV).

• Os construtivistas tal como Cunningham (1993 apud Woolfolk, 1996, p. 483) têm sido especialmente influenciados pelos trabalhos de Maturana e Varela (1972), Thompson e Rosch (apud Woolfolk, 1996) segundo o qual que os organismos vivos, incluindo os humanos, não tomam informação do exterior, mas reagem às "perturbações" do meio ambiente através de adaptações das estruturas existentes dentro deles. A interação com o meio ambiente não efetua adição direta de "ingredientes" na estrutura física de um organismo e nem símbolos na sua estrutura mental, mas causa trocas qualitativas e quantitativas nestas estruturas já existentes. A habilidade para detectar perturbações e a classe de troca estrutural que elas produzem está determinada pela filogenia (Maturana, Varela, 1992, p. 69) das espécies e a história das adaptacões individuais ou ontogenia (ibid. p. 67). A interpretação e a representação (simbolização) do mundo dependem das adaptações estruturais em função da interação com as perturbações de um meio simbólico e real.

 
• A construção de cada ser é única. O morcego, por exemplo, está melhor equipado do que os humanos para se adaptar a muitas perturbações em seu meio ambiente. Nagel (apud Winn, op. cit.) apontou que nós somos capazes de construir uma descrição, em terceira-pessoa, do aparelho sensorial e de processamento de informação do morcego, mas nós nunca poderemos saber em primeira-mão como o morcego sente. O mesmo se dá entre os humanos que usualmente se comunicam com qualquer outro, fazendo-o de maneira simbólica. Isto significa que a experiência de um, com o mundo de qualquer outro, pode ser somente a experiência de uma descrição daquele mundo em terceira-pessoa (Winn, op. cit., p. 7).

 
• As duas suposições prévias levam o construtivismo ao solipsismo. Se as pessoas são informacionalmente fechadas (Maturana, Varela, 1992, p. 109) e se o mundo objetivo não é padrão, então estão fadadas à impossibilidade de comunicação com o outro. Entretanto, a comunicação torna-se possível por causa do "acoplamento estrutural" (ibid., p. 49). Os organismos de espécies semelhantes possuem aparelhos semelhantes para detectar e adaptar-se às perturbações. Além disso, eles habitam meio-ambientes semelhantes e provavelmente propensos a encontrar semelhantes perturbações. Como resultado, a história de suas adaptações estruturais podem ser similares. Suas estruturas são "acopladas", por isso podem comunicar-se com outros seres humanos.

Ambientes nos quais os estudantes possam construir conhecimento precisam ser criados. Proponentes de aprendizagem ambientada recomendam a instrução (Browm, Collins e Duguid; Browm e Duguid; Lave e Wenger apud ibid.) e a prática reflexiva (Schon apud ibid.) como método para permitir aos estudantes a construção de conhecimentos a partir de atividades "autênticas". Kozma (apud ibid.) insiste no ponto, segundo o qual a tecnologia pode criar ambientes de aprendizagem que não poderiam ser criados com estratégias tradicionais, e esta é a qualidade que o faz superior a outros métodos pedagógicos. A emergente "quarta geração" da educação baseada em computador é, portanto, fundamentada nas teorias construtivistas de aprendizagem.

Nessa perspectiva é que o projeto físico e de interface de software tem, hoje em dia, os seguintes objetivos (Salzman, Dede, Loftin, 1995, p. 2): suporte para aprendizagem-por-fazer; fornecer feedback multisensorial, interação multimodal e múltiplas perspectivas; salientar os fatores que influenciam o comportamento dos objetos e a atenção direta para estes; facilitar a suavidade da interação e motivar os aprendizes.

3.2. Filosofias educacionais baseadas na tecnologia do computador

A questão central de sistemas inteligentes auxiliares da aprendizagem é a adaptação destas experiências para as necessidades individuais do aprendiz. Esta questão geral pode ser abordada em variadas e diferentes formas de promover esta adaptação, de acordo com as diferentes filosofias educacionais. Atualmente, as abordagens de planejamento instrucional, construtivista, construcionista e sócio-cultural, estão influênciando o projeto de tecnologia instrucional baseado em computador, e serão exploradas a seguir.

3.2.1. O Planejamento Instrucional

Existem, segundo Watson (apud Freinet, 1989, p. 27), o criador do behaviorismo, várias maneiras de ensinar: por tentativa, por imitação, por educação; mas todos estes métodos convergem em absoluto para o primeiro: o método dos ensaios e dos erros. Na presença de uma situação nova para a qual, no seu repertório reacional, não possui a resposta inteiramente apropriada pronta, o organismo animal ou humano executa uma sucessão de movimentos variados. Por força de variar as respostas, o organismo realiza casualmente a resposta exata. Na medida em que as repetições da situação - movimentos incorretos que precedem a resposta correta - são cada vez menos numerosas, a resposta correta produz-se cada vez mais cedo e acaba por ser a única executada na apresentação da situação. Em virtude de que lei ou de que tendência emerge a resposta correta do conjunto das tentativas?. Os defensores destas idéias não responderam a isto.

O exemplo mais característico desta corrente é a teoria da aprendizagem desenvolvida por Skinner (apud Woolfok, 1996), e seus colegas. Para eles, basta colocar o aluno em uma situação onde ele seja levado a produzir efetivamente o comportamento desejado (por imitação, modelagem progressiva, ...) e de recompensar sistematicamente a produção de comportamentos que se quer instalar no aluno. Skinner desenvolveu uma engenharia da aprendizagem, fundada sobre os princípios que colocou em evidência, em situações de laboratório. Desejava criar um domínio de aplicação específica, fundada sobre leis gerais. Gagné (1980) dedicou o seu estudo ao aspecto do Treinamento Prático. Este autor observa, como ponto fundamental para a viabilização da aprendizagem, a relação entre os processos internos de cognição e os eventos externos ao estudante. Gagné fundamenta seu pensamento na Teoria de Processamento de Informação.

Gagné (1974, p. 28) descreve 8 séries de condições que distinguem oito tipos de aprendizagem¹, denominadas respectivamente de: Motivação, Apreensão, Aquisição, Retenção, Memorização, Generalização, Desempenho e Feedback. Estas fases de aprendizagem apresentam sua ocorrência influenciada por eventos que podem tanto ser de origem interna como externa ao ser humano (estudante).

De acordo com Cagné, instrução é um conjunto de eventos externos ao aprendiz, designados para suportar o processo interno de aprendizagem. Considera-se que esses eventos tomam lugar, no estudante, em diferentes níveis² de aprendizagem, correspondendo ao passos principais do processo cognitivo (Frasson, Kaltenbach, Stregtheening, 1993). Para Gagné, os eventos externos podem ocorrer para transferir o conhecimento da memória de curto termo para a memória de longo termo, conduzindo sucessivamente para os níveis indicados acima para fases codificadas semanticamente, recuperando o material previamente aprendido e reforçando o conhecimento adquirido.

Segundo Galvis (1992, p. 249), um Sistema Tutorial tipicamente baseado em Computador, inclui as quatro grandes fases que, para Gagne, formam parte de todo processo de ensino/aprendizagem:

Então, o que se observa é que as fases de aprendizagem apresentam-se associadas aos processos internos, e que estes, por sua vez, podem ser influenciados pela ocorrência de eventos externos. Assim, Gagné compreende as oito fases constituintes do ato de aprendizagem, indica os processos operativos ocorrentes em cada fase e os possíveis eventos externos que podem influenciá-los, de acordo como se apresenta no quadro 05.

Quadro 05: Possíveis eventos externos que podem influenciar as fases de aprendizagem.

PROCESSOS INTERNOS	FASES DA APRENDIZAGEM	EVENTOS EXTERNOS
1- Expectativa	1- Fase da Motivação	1- Ativar a motivação
2- Atenção e Percepção Seletiva	2- Fase da Aprendizagem	2- Dirigir a atenção
3- Codificação, Entrada do Armazenamento (incidente essencial da aprendizagem)	3- Fase da Aquisição	3- Estimular a rememoração e proporcionar orientação à aprendizagem
4- Armazenamento da memória	4- Fase da Retenção	4- ----------
5- Recuperação	5- Fase da Rememoração	5- Intensificar a retenção
6- Transferência	6- Fase da Generalização	6- Promover a transferência da aprendizagem
7- Resposta	7- Fase do Desempenho	7- Elucidar o desempenho
8- Reforço	8- Fase de Feedback	8- Fornecer feedback

Fonte: Adaptado de Gagné (1981).

O resultado desta aprendizagem realiza modificações no comportamento do ser humano de forma mais ou menos permanente. O processo de aprendizagem é obtido quando se estabelece como resultado, no desenvolvimento do aprendiz, estados persistentes que o filósofo neobehaviorista denomina de capacidades, do que se deduz que um ser humano aprendendo tais estados, torna-se capaz de obter determinados desempenhos, ou seja, as capacidades humanas são aprendidas. O desempenho do ser humano, obtido como resultado do êxito da aprendizagem, pode ser classificado em cinco categorias de capacidades humanas: informação verbal, habilidades intelectuais, estratégias cognitivas, atitudes e habilidades motoras.

Finalmente (Gagné, 1974, p. 22):

Para Reiber ( apud ibid.), a instrução é definida como alguma forma de experiência de aprendizagem estruturada e Pontecorvo (apud ibid.) a define como uma atividade sistemática que tem por propósito o aprendizado e inclui o ensino. A instrução tem tomado diferentes abordagens. Na instrução tradicional, baseada em um ponto de vista mais objetivista da natureza do conhecimento e do significado de conhecer, o conhecimento a ser aprendido é pre-especificado e transferido para o aprendiz durante o processo instrucional, pelo significado da comunicação e da resolução do problema (ibid.). Conhecer, de acordo com esta visão, é possuir conhecimento objetivo, a meta de um processo instrucional. Como conseqüência, a instrução é previamente projetada para identificar e definir os métodos instrucionais que podem ajudar os aprendizes a adquirirem o conhecimento desejado. Embora o conhecimento seja objetivo, a teoria instrucional reconhece que a aprendizagem em um tempo determinado é particular a um indivíduo aprendiz e está baseada no conhecimento previamente adquirido. Portanto, o projeto de instrução deve ser adaptado pelo planejador instrucional para as características individuais de cada aprendiz, durante o processo instrucional.

Neste contexto, planejar a instrução implica a definição do conteúdo da seqüência dos passos instrucionais e dos meios pelos quais este conteúdo será passado ao aprendiz. Usualmente está dividido em duas fases:

• planejamento do conteúdo, que é definido de acordo com as metas instrucionais, as características do aprendiz, os conceitos a serem aprendidos, suas estruturas e seqüências organizacionais, e o plano de ação (execução), (Mohan, Greer, Jones apud ibid.);

• adicionalmente, os planejadores instrucionais variam os planos de acordo com o grau de determinismo assumido na seqüência da instrução, incluindo: planejamento total da ordem, que gera um plano completo de avanço; planejamento de ordem parcial, que gera fragmentos de plano, cuja ordem é definida em tempo de execução; e planejamento reativo, o qual integra a ordem total do planejamento com reações oportunas, assim que sejam capazes de reagir a eventos imprevistos no estágio de planejamento (Vassileva, 1995).

Esta abordagem de instrução é muito menos consistente que a seqüência de instrução pré-planejada, mas muito mais próxima da abordagem construtivista. A visão de Skinner, por um lado e a de Stremmel e Fu (apud ibid.) por outro, são os extremos diferentes do espectro, em termos de pré-planejamento das experiências de educação da criança. A IA, na educação, estende-se historicamente neste espectro; desde o ‘Scholar’ de Carbonell (apud Giraffa, 1997, p. 24) para responder perguntas sobre geografia, até o ‘co-aprendiz’ de Chan e Baskin (apud op. cit.)

A concepção original da instrução assistida por computador - IAC (Computer Aided Instruction - CAI) foi, segundo Wenger (apud Luckin, op. cit.): "receptáculos estruturados estaticamente organizados, que incorporam o conhecimento do domínio do assunto e da abordagem pedagógica do professor especialista". A introdução da IA origina as mudanças a respeito de que o mesmo especialista incorpora-se dentro do sistema, como oposta às decisões resultantes da incorporação do seu conhecimento.

A instrução, como o modelo de processo de comunicação, traz com isto um aspecto cognitivo que há tempos foi removido da psicologia comportamentalista de Skinner (Luckin, 1996, p. 5). No contexto dos ambientes para a aprendizagem, baseada no computador, uma interação instrucional pode ser definida como qualquer forma de interação entre o estudante e o material instrucional, ou a interação mediada pelo computador entre estudantes que colaboram entre si ou entre estudantes e professor (Wasson, 1996, p. 2). Estudos sob a perspectiva educacional (Ohlsson, Leinhadrt e Greeno, Putman, Mc Arthur, Winkels, Breuker e Sandberg; Woolf; Murray, Littman; Wasson apud Akras Self op. cit.) defendem uma abordagem planificada para administrar interações instrucionais com o estudante. Os componentes de um ambiente de aprendizagem baseada em computador são responsáveis pela determinação da ação no ponto seguinte à interação instrucional; portanto, este é um controle do comportamento do sistema. A aplicação das técnicas de IA no planejamento do controle da instrução é o alvo principal das pesquisas. Os ambientes devem ser capazes de lidar com planejamento de conhecimento incerto, instável ou incompleto. O mundo do raciocínio não é observável nem dinâmico e os participantes por (ex., o sistema e os estudantes e talvez o professor) têm múltiplas metas, freqüentemente, em conflito.

O planejamento instrucional é o processo de mapeamento de uma seqüência global de metas e ações que permitam ao sistema prover consistência, coerência, e continuidade durante toda a sessão de instrução e permitam, também, uma seqüência global integradora com metas locais geradas quando as oportunidades instrucionais surgem. ( por ex. são detectadas concepções erradas, uma questão é formulada pelo estudante, o tempo da sessão está terminando, uma ferramenta cognitiva particular torna-se relevante, etc.). Na opinião de Wasson (1996, p. 2), deve-se reconhecer que o planejamento instrucional é usado para suportar interação instrucional, não para defini-la. As metas e planos não são para os estudantes, são antes para indicar ao sistema que comportamento é requerido, dado um determinado estado de um ambiente de aprendizagem. Foi demonstrado, de outra forma, que o planejamento instrucional pode ser usado para suportar várias estratégias instrucionais tais como as dos tutores tradicionais, como: Aprendizes Cognitivos (Wasson apud Akras, Self, op. cit.), Treinador ou Coaching (Vassileva, 1997), Diálogo Socrático (Wasson apud Akras, Self, op. cit.), Tutor Negociado (Wasson, McCalla e Wasson apud ibid.). Se for aceita a definição de que a instrução é alguma forma de experiência estruturada de aprendizagem (Reiber apud Akras, Self, op. cit.) ou uma atividade sistemática que tem como alvo a aprendizagem que inclui o ensino (Pontecorvo apud ibid.), então a instrução não desapareceu. O que mudou, talvez, seja a redefinição da instrução em cada uma das tendências atuais da psicologia instrucional e da teoria da aprendizagem. Essa redefinição traz implicações para o papel do planejamento instrucional.

A abordagem do planejamento instrucional, em geral, afeta os seguintes aspectos no projeto de ambientes inteligentes de aprendizagem:

• Modelagem do domínio. Em sistemas instrucionais, o domínio é modelado em termos de conhecimento a ser aprendido. Isto é feito pela identificação da estrutura do conteúdo do domínio em termos de componentes tais como fatos, princípios, conceitos e procedimentos, e relações entre esses componentes, tais como dependências lógicas e hierarquias (ibid. p. 3). Duas suposições básicas da aprendizagem baseada em instrução motivam o conhecimento pré-especificado do domínio. Existe, desta maneira, uma correspondência entre o modo como o aprendiz e o planejador instrucional compreendem o domínio. A outra suposição é a de que tudo pode ser aprendido pela compreensão das suas partes.

 
• Seqüência das experiências de aprendizagem. Nesta abordagem, a seqüência da instrução, basicamente determinada a partir da estrutura do domínio, é uma questão que consiste em determinar a seqüência de passos adequados a um certo momento, baseados na estrutura do domínio pré-definido e métodos instrucionais, e limitados pelo estado de conhecimento do aprendiz. Diferentes abordagens podem caracterizar uma maior ou menor visão determinista da seqüência da instrução. Quanto maior o determinismo da situação, maior a importância do planejamento ‘para frente’, quanto menor o determinismo maior a importância de se estar apto para reagir aos eventos imprevistos. Seja qual for o caso, a suposição central a qualquer abordagem de planejamento instrucional é de que este processo é, de alguma forma, previsível. Esta previsibilidade implica na dependência de uma estrutura preconcebida de seqüência para a instrução, e vantagem para o planejamento. Ao contrário, os aspectos não previsíveis do comportamento do aprendiz levam ao replanejamento ou a reações oportunistas.
• Avaliação do aprendizado. Na avaliação do aprendizado, segue-se a presunção de que a aprendizagem baseada na instrução concerne à existência de um conhecimento objetivo a ser aprendido, completamente representado no sistema instrucional. Portanto, a avaliação focaliza um determinado estado do conhecimento do aprendiz, em termos de conhecimento correto e errado, que o aprendiz possui a respeito do conhecimento objetivo do domínio. Como resultado da avaliação, são planejadas seqüências instrucionais de reforço ou alternativas.

 
• Papel desempenhado pelo sistema. É a apresentação de conteúdo de unidades instrucionais de acordo com o plano gerado pelo planejador instrucional. Essas unidades podem ser lições, problemas, explicações, exemplos, exercícios, testes, etc. relacionados com o domínio de conhecimento.