A informática como suporte pedagógico na alfabetizaçÃo da criança portadora de paralisia cerebral



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Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Informática e Estatística

Bacharelado em Sistemas de Informação

Patrícia Ellen C. Silva

Patrícia Fernanda P. da Silva

Estudo comparativo de metodologias de desenvolvimento de interfaces adaptativas


Proposta para o trabalho de conclusão do curso de Sistemas de Informação da Universidade Federal de Santa Catarina

Lucia Helena Martins Pacheco (orientadora)

Marilia Amaral (co-orientadora)





  1. Definição do problema

Observa-se atualmente a necessidade de uma melhor interação entre o homem e a máquina. A relevância dessa interação foi aumentando à medida que cada vez mais usuários passaram a ter contato com computadores. Esses usuários precisavam interagir com diferentes tipos de sistemas, porém nem sempre possuindo o conhecimento apropriado para isso.

Segundo Van Der Veer (1989) as diferenças individuais em preferências, habilidades e características pessoais afetam o desempenho das tarefas realizadas no computador. Não se pode esperar que apenas as pessoas mudem quando se produz um ambiente de aprendizado ou deseja-se promover a interação homem-computador (IHC), pelo contrário, o ambiente deve ser flexível o suficiente para acomodar as diferenças existentes nos perfis dos usuários.

Diante disso, nos dias de hoje, buscam-se sistemas que possam se adaptar automaticamente de acordo com o comportamento do usuário e suas necessidades; esses tipos de sistemas são chamados Sistemas Adaptativos (SA).

Além da necessidade de adaptar o conteúdo do sistema, existe também a preocupação com uma forma mais adequada de interação entre o homem e a máquina. Assim, surgem as interfaces do sistema que podem ser um fator decisivo para o sucesso e utilização do mesmo.

Na tentativa de atender a diferentes perfis de usuários, aumentar a satisfação e produtividade dos mesmos e minimizar custos de treinamento surgem as Interfaces Adaptativas.

Tanto os Sistemas Adaptativos como as Interfaces Adaptativas armazenam alguns aspectos das características dos usuários, selecionando as informações importantes para o momento oportuno. Para isso existem metodologias específicas para o desenvolvimento das interfaces.

O Objetivo principal deste trabalho é realizar um estudo e dar subsídios aos profissionais de Sistemas de Informação e que vão trabalhar com Sistemas Adaptativos. O trabalho visa de auxiliá-los na busca de informação e no gerenciamento de dados quando são realizadas consultas a determinados sistemas. Com isso diminui-se o desgaste cognitivo, facilitando a tomada de decisão e oferecendo ao usuário sistemas mais próximos de suas necessidades.




  1. Objetivos



Objetivo Geral: Realizar um estudo comparativo das metodologias existentes para desenvolvimento de interfaces adaptativas.

Objetivos Específicos:


  • Conceituar sistemas adaptativos em geral, enfatizando as interfaces adaptativas, verificando os tipos de sistemas que vêm se beneficiando com isso (sistemas comerciais e sistemas educacionais);

  • Verificar como a informação é disponibilizada neste tipo de sistema;

  • Comparar sistemas que usam e os que não usam;

  • Analisar as vantagens e desvantagens de usar interfaces adaptativas,

  • Verificar o uso de personalização da informação neste tipo de sistema;

  • Verificar como o uso de ontologias pode ajudar este tipo de sistema;

  • Interligar o conceito de Web Semântica e Ontologia;



3. Justificativa
Na disciplina Engenharia de Usabilidade, verificamos que com a interação humano-computador há uma preocupação com a forma de apresentação do conteúdo de um sistema para o usuário, e principalmente com a criação de interfaces as mais amigáveis possíveis, que se adaptem aos diferentes perfis e que despertem o interesse desses usuários.

Observando esta preocupação com a interface e motivadas pelo interesse em ajudar as pessoas, especialmente os profissionais de sistemas de informação a adquirirem conhecimento relacionado ao assunto e para contribuirmos com outros trabalhos de graduação, percebemos a carência de publicações sobre o tema. A partir daí, resolvemos realizar esta abordagem como forma de contribuição para melhorar a interação humano-computador.



4. Metodologia
Pesquisa bibliográfica (comparativa) crítica, sobre metodologias existentes para desenvolvimento de interfaces adaptativas; Através da escolha de duas metodologias, analisar as possibilidades de aplicação de Interfaces Adaptativas em Sistemas de Informação.
5. Fundamentação Teórica

5.1 Caracterização de Sistemas adaptativos
Sistemas adaptativos são aqueles que podem alterar aspectos de sua estrutura, funcionalidades ou interface para acomodar as necessidades e diferenças individuais ou de um grupo de usuários. Benyon (1993).

Um sistema adaptativo possui estrutura alterável ou ajustável, de tal forma que seu comportamento ou desempenho melhore. Isto ocorre segundo algum critério desejado e através da exposição do sistema ao ambiente no qual está inserido. O sistema adaptativo responde ao ambiente mutável, isto é, monitora o ambiente e obtém alterações em relação às mudanças do mesmo. Além disso, os sistemas adaptativos alteram o seu conteúdo ou sua aparência de acordo com o perfil do usuário que irá utilizá-lo. Podem permitir também que o usuário utilize algumas ferramentas que façam adaptação do sistema de acordo com suas características e necessidades.

Para que haja a capacidade de saber o que apresentar a determinado indivíduo, é preciso criar uma estrutura que suporte as diferentes informações dos usuários. Segundo Palazzo (2000), os sistemas adaptativos mantêm um modelo com diversas características dos seus usuários, tais como objetivos, interesses, preferências, nível de conhecimento etc.

De acordo com Loinaz (2001), os primeiros sistemas apareceram nos anos 50 e mostravam o conhecimento de maneira linear, ou seja, nenhum fator poderia mudar a ordem da instrução que o programador estabelecia ao sistema. Devido à preocupação com a adaptação dos sistemas às necessidades dos usuários, surgiu no inicio dos anos 70 o interesse pelos sistemas adaptativos. Nos anos 80, com o estudo da inteligência artificial iniciou-se o desenvolvimento dos sistemas adaptativos para a educação, conhecidos como Sistemas Tutores Inteligentes. Nos anos 90 os sistemas adaptativos tiveram um grande avanço, tendo como objetivo aproximar a tecnologia ao usuário. Atualmente, a utilização desses sistemas não se restringe apenas à área de educação, mas são usados também para realizar outras tarefas tais como:


auxiliar os usuários a encontrar informações quando pesquisando na Web;

dar informações ao usuário de acordo com o seu perfil;

adaptar a interface de acordo com o nível de conhecimento, características, dificuldades e preferências do usuário;

Indicar, segundo o objetivo do usuário, o melhor caminho de navegação na Web;

primorar a interação homem-computador visando alcançar uma melhor usabilidade.

A realização dessas tarefas requer uma estrutura que suporte adaptação em um ou mais níveis. Segue a estrutura genérica dos sistemas adaptativos;




5.2 Arquitetura Básica dos Sistemas Adaptativos
De acordo com Benyon (1993), a arquitetura de grande parte dos SA é uma arquitetura básica que foi se desenvolvendo e evoluindo a partir das necessidades de adaptação que os sistemas começaram a ter. Um sistema adaptativo requer três modelos, ou representações: modelo do usuário, modelo de domínio e modelo da interação.

5.2.1 Modelo do Usuário
Contém as características e preferências particulares que o sistema acha que os usuários possuem. Essas informações podem ser modificadas ou manipuladas pelo próprio usuário de acordo com o nível em que ele se encontra ou o novo perfil do usuário fazendo assim uma melhor adaptação. Para isso, o sistema deve monitorar o comportamento do usuário tentando descobrir seus conhecimentos gerais, seus objetivos e interesses no sistema, suas preferências do design do sistema e suas dificuldades. O modelo do usuário modela aspectos e as funções do sistema. Benyon (1993)

Palazzo (2000), afirma que este modelo é empregado como referência para a construção de páginas especialmente adaptadas a cada usuário do sistema.



5.2.2 Modelo de Domínio
Conforme Benyon (1993), neste modelo são definidos os aspectos da aplicação que podem ser adaptados a novas situações ou necessários para a operação do sistema adaptativo. Os assuntos relacionados com o que vai ser utilizado ficam representados neste modelo. Além disso, este modelo também possui a base das inferências feitas pelo sistema a partir de sua interação com o usuário. A base das inferências é um conjunto de regras para descobrir as ações que o sistema deve tomar.

5.2.3 Modelo da Interação
O modelo da interação demonstra as adaptações reais que o sistema faz. Uma interação do usuário com o sistema é uma troca de informações entre ambos, monitorada pelo sistema. A informação coletada nessa monitoração pode ser utilizada para se fazer inferências sobre o usuário e como conseqüência apresentar novos aspectos da aplicação ou modificar aspectos existentes. Os dados coletados devem ser representados e armazenados em uma base de conhecimentos. Os modelos do usuário e do domínio determinam o que pode ser inferido a partir da base. Todo sistema adaptativo deve manter um registro da interação – chamado registro de diálogo. Esse registro determina a capacidade da adaptação do sistema. (Benyon,1993).

Devido à complexidade e grande utilização dos sistemas atualmente, há uma necessidade de treinamentos para utilizá-los, pois esses sistemas, muitas vezes, possuem características específicas que atendem necessidades de alguns usuários.


5.3 Contextualização de interfaces adaptativas:


5.3.1 Introdução às Interfaces
Segundo Lieberman (1998), os primeiros computadores e seus respectivos softwares foram projetados por engenheiros para serem utilizados por engenheiros. Porém, estes engenheiros não formam um grupo representativo da atual comunidade de usuários de sistemas interativos. Há algum tempo o uso de computadores atingiu o grande público. Público este formado de maioria absoluta de usuários não especialistas em informática. Prevê-se que praticamente todo ser humano irá utilizar computadores no futuro, de uma forma ou de outra. Isto torna as interfaces homem-máquina um elemento relevante na composição de um sistema interativo.

Um sistema interativo, ilustrado na FIGURA 1.1, possui o componente aplicação e o componente interface. O componente aplicação é o elemento responsável pela parte funcional do sistema, ou seja, que transforma dados de entrada em dados de saída através da aplicação de uma função à entrada. O componente interface homemmáquina é o elemento responsável por traduzir ações do usuário em ativações das funcionalidades da aplicação, permitir que os resultados possam ser observados e coordenar esta interação. (Lieberman 1998)



Em outras palavras, a interface é responsável pelo mapeamento das ações do usuário sobre dispositivos de entrada em pedido de processamento fornecido pela aplicação, e pela apresentação em forma adequada dos resultados produzidos.

FIGURA 1.1 - Sistema Interativo
Entre um programa de computador e um usuário existe uma interface. Uma interface homem-máquina é a parte de um sistema de computador em que uma pessoa interage para executar alguma tarefa. Uma interface inclui métodos para permitir que usuários executem ações e maneiras de exibir respostas para o usuário. (Keolle 1997)

Segundo Loh (1995), em se tratando de comunicação via computador, ressalta-se a importância da interface do software, como ponto fundamental na interação homem-computador.


5.3.2 Histórico das Interfaces
A evolução histórica das interfaces acompanhou, paralelamente, a evolução dos computadores. A razão dessa evolução paralela é de simples compreensão, uma vez criada a máquina, há de se gerar condições para que haja uma perfeita interação entre ela e seus usuários. O conhecimento dessa evolução histórica permite a análise comparativa das diversas fases evolutivas das interfaces, fazendo-nos compreender a importância fundamental das relações homem-máquina.

A seguir, apresentaremos uma síntese evolutiva da história das interfaces, desde a fase mais rudimentar quando eram operadas por alavancas até as mais modernas formas de interface gráfica.

No final da década dos anos 40 e início dos anos 50, havia dificuldade de se utilizar os computadores, pois a sua interface era rudimentar. A comunicação entre o usuário e o computador era feita por mecanismos elétricos. Para a entrada de dados o usuário utilizava alavancas mecânicas, botões e fios. A saída das informações era feita por meio de luzes piscantes. Apenas usuários especializados, que sabiam programar e conectar os fios nos lugares certos eram capazes de se comunicar com os computadores. Havia um cuidado do especialista em não ser eletrocutado, já que o próprio trabalhava junto à parte elétrica, ou seja, trabalhava dentro do computador.

Final dos anos 50 e início dos anos 60, deu-se início ao uso de programas que serviam de coleta de dados para os campos das pesquisas de mercado psicológico e outros, do interesse do usuário. A comunicação entre o homem e máquina (entrada e saída de dados), nessa época, ocorria através de cartões perfurados e de impressões. Mesmo com essas novidades, não era qualquer pessoa que podia se comunicar diretamente com o computador. A utilização dos cartões perfurados tornava o trabalho cansativo, lento e monótono, além de ser incômodo e ineficiente. A interação da interface com o usuário, praticamente, não existia nesta fase.

No início dos anos 70, surge um terminal de computador, que seria uma TV acoplada ao computador, que fez com que a comunicação do computador e o usuário acontecessem através de telas de vídeo e a comunicação do usuário com o computador, através de um teclado baseado nas máquinas de escrever. Assim, a interação dava-se através de monitores monocromáticos e um teclado alfanumérico. Buscava-se interagir o usuário comum com a máquina, tornando mais fácil e compreensivo, já que o processo era feito por telas de vídeo que limitavam a exibição de caracteres representados no teclado. No monitor, eram mostradas as linhas de comandos, que o usuário digitava no prompt do sistema, que era representado de forma textual. Isso exigia que o usuário tivesse um grande nível de memorização dos comandos e de treinamento, já que tudo era feito através de comandos específicos. Para utilizar o computador o usuário deveria ter um grande nível de controle sobre a interface, pois se apresentava complexa.

A partir daí, o homem começou a se interessar por uma melhor representação da interface. O desejo era de tornar as interfaces bem sucedidas no mercado e flexíveis aos usuários através da interatividade destes com a interface do sistema, surgindo a necessidade de treinamento para facilidade do uso.

Do começo dos anos 80 ao dias de hoje, deu-se início o desenvolvimento e a disseminação dos microcomputadores, foi uma época de explosão dos computadores pessoais. Também marcou uma época onde foram desenvolvidas diferentes formas de interação do usuário com a máquina, como Windows, Ícones, Menus e Ponteiros de dispositivos apontadores que permitiam que o usuário tivesse acesso e controle das múltiplas janelas, combinação de texto e imagens, sons, vídeos e comunicações remotas. Usuários sem nenhuma experiência podiam ter acesso a um Personal Computer (PC).

Essa nova tecnologia gerou o emprego de recursos multimídia e de realidade virtual, PC’s poderosos, preocupação das interfaces amigáveis e de alta interatividade. Hoje, ainda se procura uma melhor forma de se atingir com as Interfaces as necessidades dos usuários. A Interface Adaptativa, como o próprio nome sugere, se adapta à necessidade do usuário.


5.3.3 A Importância das Interfaces
O mercado de sistemas interativos caminha para a popularidade e a distinção entre os produtos dar-se-á pela interface. Nas vendas entre produtos similares, sobressai o que melhor permitir o acesso do usuário à funcionalidade fornecida pelo sistema. Convêm ressaltar que em alguns casos a funcionalidade e o desempenho não são suficientes para agradar o usuário, que faz opção por outro sistema com interface atrativa. Ou seja, se um produto deseja ser competitivo, necessariamente sua interface deve ser considerada de forma séria. (Lucena 1998)

A qualidade da interface tem grande influência no sucesso comercial de um software, mas essa qualidade tem custo elevado, pois a interface chega ser grande parte do código de um sistema interativo. A interface consome até 70% dos custos totais do ciclo de vida de um sistema interativo e corresponde a cerca de 42% do código deste sistema. (Lucena 1998)


5.3.4 Características Desejáveis nas Interfaces
As características descritas a seguir foram citadas em Loh (1995):

Diversa. Uma interface diversa deve suportar bem a todas as classes de usuários, sendo capaz de distinguir cada usuário individualmente e de adaptar-se a ele, desenvolvendo interativamente uma linguagem única de interação.

Complacente. Uma interface complacente deve oferecer facilidades para a recuperação de erros e não exigir que o usuário se lembre de conceitos já apresentados. A interface deve ser projetada levando em consideração duas características intrínsecas ao ser humano: capacidade de esquecer e de cometer erros.

Eficiente. Uma interface eficiente deve minimizar o esforço gasto para executar uma tarefa.

Conveniente. Uma interface conveniente deve permitir fácil acesso a todas as operações.

Flexível. Uma interface flexível deve prover muitas maneiras de executar uma dada operação.

Consistente. Uma interface consistente deve permitir ao usuário uma aprendizagem mais fácil e rápida e a antecipação da reação do sistema. Regras bem definidas e conhecidas pelo usuário devem nortear seu comportamento. Funções familiares devem ser evocadas de uma maneira similar. Diferentes sistemas devem apresentar interfaces padronizadas sempre que possível, garantindo consistência entre sistemas, o que reduz o esforço para adaptação na troca de sistema.

Prestativa. Uma interface prestativa deve fornecer ajuda quando requisitada ou quando notar que o usuário se encontra em dificuldades. O auxílio deve ser claro e preciso, não conduzindo o usuário a situações embaraçosas, obrigando-o a tomar ações com cujos conceitos não está familiarizado. O usuário deve ter a impressão que controla o sistema.

Imitação. A imitação da comunicação humana deve ser buscada sempre que possível.

Naturalidade. A interface deve se comunicar com o usuário de maneira natural, não exigindo o conhecimento de terminologia não referente à tarefa.

Satisfação. A interface deve satisfazer o usuário, não frustando-o. Ela não deve demorar na resposta e deve permitir que o usuário obtenha ajuda em qualquer ponto da interação.

Passividade. A interface deve assumir um papel passivo, permitindo que o usuário detenha o controle da interação.
5.4 Interfaces Adaptativas
Segundo Trumbly (1994), As Interfaces Adaptativas são uma tentativa para superar os problemas da interação homem-máquina. O conceito básico da Interface Adaptativa é se moldar de acordo com as características dos usuários.

Essas interfaces seguem um objetivo de amenizar os problemas dos usuários modificando as interfaces, dinamicamente, de acordo com o perfil de cada usuário. Estes artefatos auxiliam os usuários a efetuar tarefas através da construção de um modelo de preferência do usuário.

Eles são projetados para uma melhor interação do homem com os sistemas levando em consideração as necessidades dos usuários e fazendo essas mudanças dentro da própria aplicação. Acredita-se que esta interação entre o homem-máquina possa ser bastante eficaz.

Alguns exemplos de interfaces adaptativas que ajudam o usuário são o email, o histórico de notícias, menus de ajuda que se adaptam para as tarefas do usuário, agentes inteligentes que funciona como assistentes ou conselheiros, nas áreas de ensino.


5.4.1 O que são Interfaces Adaptativas?
Como vimos, as interfaces são partes visíveis do sistema. Dessa forma, uma das suas principais funções é fazer com que a comunicação do usuário com o sistema seja a mais interativa, intuitiva e amigável possível. (Vieira 2003)

As interfaces adaptativas são interfaces capazes de se adaptar a diferentes tipos de usuários fazendo com que o mesmo possa reorganizar os módulos apresentados na interface da forma que achar mais agradável para seu uso. Interfaces Adaptativas são também conhecidas como Interfaces Inteligentes e têm como finalidade permitir uma relação mais apropriada com os usuários. Elas são artefatos que devem reconhecer os objetivos e metas dos usuários e saber como atingi-los. Devem, também, ser mais tolerantes a erros e oferecer formatos mais agradáveis, provendo uma interação mais natural aos usuários como também empregar os recursos de inteligência artificial com o objetivo de facilitar o seu uso. A inteligência das interfaces deve fazer os sistemas se adaptarem aos usuários, tirar as dúvidas dos mesmos, permitir um diálogo entre o usuário e o sistema ou apresentar informações integradas e compreensíveis utilizando vários modos de comunicação.

Essas interfaces inteligentes necessitam saber bastante sobre cada usuário de modo que possam oferecer uma interação mais apropriada. O sistema observa as definições das tarefas, o tempo de realização das mesmas e os erros de cada usuário para poder relacionar um determinado perfil de nível a cada usuário.

A utilização da interface adaptativa é posta em prática quando se percebe uma distância do usuário com a máquina, e por que não dizer, a dificuldade dos usuários em realizar suas tarefas por causa da comunicação e do entendimento das informações apresentadas pela máquina. Abaixo, veremos algumas razões que mostrarão a necessidade de criar sistemas com interfaces inteligentes:

Com a criação de aplicações complexas, os usuários podem necessitar de algum guia para usar determinadas partes da aplicação e principalmente se estas são raramente utilizadas. Pode acontecer também que as aplicações complexas sejam confusas para o usuário.

Como as aplicações gerenciam muita informação e muitas têm que ser mostradas ao usuário, faz-se necessárias técnicas que determinem quais informações são mais pertinentes àquele usuário, não sendo necessário uma sobrecarga de informações.

Existem duas formas de adaptação: a explícita que permite ao usuário instruir o sistema como ele deseja a interface e a implícita ou também conhecida como auto-adaptação, onde o sistema molda a interface de acordo com o perfil observado do usuário. As interfaces adaptativas alteram, automaticamente, os aspectos de suas funcionalidades, estilo de diálogo, formas de ajuda, formato das mensagens de erro ou seu visual diante das necessidades dos usuários. Para promover essa adaptação, as interfaces necessitam de alguns módulos em sua arquitetura. Falaremos sobre a arquitetura das interfaces adaptativas a seguir.

Referências

BENYON, D. Adaptative Systems: a solution to usability problems. Disponível em:. Acesso em: 05 de abril de 2006.


KEOLLE, D. Intelligent User Interfaces.

Disponível em: Acesso em: 05 de abril de 2006.


LEITÃO, A. C. Um survey sobre sistemas adaptativos com enfoque nas interfaces adaptativas. Recife 2003, [Monografia - Faculdade Integrada do Recife]
LIEBERMAN, H. Projeto e Construção de Interfaces de Usuário com Técnicas de Baixo Custo.

Disponível em: <http://dcc.unicamp.br/~hans/projInt.html 1998> Acesso em: 05 de abril de 2006.


LOH, Y. & VAVASSORI, F. B. Método Heurístico para Avaliação e Projeto de Interfaces Homem-Software.

Disponível em: Acesso em: 05 de abril de 2006.


LOINAZ, M. U. Sistemas Inteligentes em el âmbito de la Educación. Disponível em: . Acesso em: 05 de abril de 2006.
PALAZZO, L.A.M. Modelos Proativos para Hipermídia Adapatativa. Tese de Doutorado. PGCC da UFRGS, janeiro de 2000.
SILVA, E. L.; MENEZES, E. M. Metodologia da pesquisa e elaboração de dissertação. 4. ed. Florianópolis: LED/UFSC, 2005.
TRUMBLY, J. E., ARNETT, K. P., & JOHNSON, P. C. Productivity Gains via an Adaptative User Interface. Journal of human-computer studies, 1994.
VAN DER VEER, G. C. Individual Differences and the User Interface. Ergonomics, 32. pág. 1431-1449. (1989)
VIEIRA, A. C. H. Interfaces Adaptativas para Comunidades Virtuais de Aprendizado. Monografia (Bacharel em Ciência da Computação) – Universidade Católica de Pelotas, Pelotas.

Disponível em: Acesso em: 05 de abril de 2006.



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