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Prof. Me. Bruno César UNIDADE II Estudos Disciplinares Inteligência Artificial e Educação IA na gestão da Educação: Chatbots educacionais. Aplicações para automatizar aspectos administrativos. IA na aprendizagem e avaliação: Sistemas de Tutoria Inteligente (STI). Sistemas de tutoria baseados em diálogo. Ambientes de aprendizagem exploratórios. Avaliação de escrita automatizada. Leitura e aprendizagem de línguas apoiada pela IA. Robots inteligentes. Agentes ensináveis. Realidade aumentada e virtual educacional. Orquestradores de redes de aprendizagem. Aprendizagem colaborativa com IA. Aplicação da IA na Educação IA na aprendizagem ao longo da vida: Tutores de aprendizagem com IA. Avaliação contínua com base em IA. Registro de aprendizagem ao longo da vida com base na IA. IA para empoderar professores e o processo de ensino: Monitorização de fóruns de discussão orientados pela IA. Modelo IA-humano professor duplo. Assistentes de ensino com IA. Aplicação da IA na Educação Impactos da IA na Educação Fonte: https://abre.ai/gY8P Aprender com a IA: quando se trata de ferramentas e plataformas que poderão ajudar professores, alunos e os sistemas no processo de ensino/aprendizagem (ex. Sistemas de Tutoria Inteligentes – STI). Aprender sobre a IA: para ensinar os alunos e professores sobre o que é e como funciona a IA, assim como criar IA. Nesta vertente deverão também ser abordadas as questões éticas. Aprender para a IA: para o reconhecer da IA em nossas vidas. IA na Educação através de 3 vertentes IA voltada para o aluno: softwares e plataformas de aprendizagem adaptadas às necessidades individuais de cada aluno, capazes de efetuar diagnósticos precisos das suas capacidades, de providenciar feedback imediato e facilitar a colaboração entre pares. IA voltada para o professor: ferramentas automatizadas para avaliar, detectar plágio, administrar e dar feedback, fornecer relatórios do progresso dos alunos e da turma, ajudando os professores a promover a inovação e a experimentação. IA voltada para o sistema: análise de dados de escolas para facilitar a administração escolar, libertando os professores de tarefas burocráticas. Aprender com a IA Percepção: pretende-se que os alunos compreendam que a IA “percebe” o mundo que a rodeia através de sensores, ou seja, é através deles que “vê” e “ouve”. Representação e Raciocínio: os alunos passam a saber como é que a IA “pensa” e a perceber que é de modo diferente daquele que os humanos o fazem. Ou seja, a IA faz representações utilizando quantidades enormes de dados e depois os “algoritmos de raciocínio” organizam-nos de modo a formar nova informação. Aprendizagem: fica-se a compreender que os computadores aprendem com enormes quantidades de dados, que são inseridos pelos programadores ou não, e que é através da ML que os algoritmos encontram padrões e novas representações dos dados. Aprender sobre a IA Interação Natural: percebe-se que os computadores são capazes de interagir com os seres humanos, manter conversas na linguagem natural e até reconhecer emoções; no entanto, ainda o fazem de forma limitada. Impacto Social: reconhece-se que a IA pode ter um impacto positivo ou negativo na sociedade. A IA faz parte das nossas vidas, mas devemos estar atentos aos perigos que podem surgir. Deve ser regulada e as questões éticas tidas em atenção. Aprender sobre a IA Por que a proposta atual de Educação é aprender com e sobre IA? A concepção de educação atual é usar a IA como ferramenta que não é dominada nem pelo aluno, professor e gestores escolares. Então há necessidade de conhecer a IA (suas bases de funcionamento, potencialidades e limites). Para refletir Qual é a principal razão para a proposta atual de Educação enfatizar o aprendizado com e sobre a Inteligência Artificial (IA)? a) Para substituir completamente os professores por sistemas de IA, tornando o ensino mais eficiente. b) Para incentivar a competição entre estudantes no desenvolvimento de tecnologias de IA. c) Para preparar os alunos para futuros empregos em desenvolvimento de IA e uso de tecnologia. d) Para desencorajar o uso da IA no ambiente educacional devido a preocupações éticas. e) Para destacar a IA como uma disciplina autônoma, separada de outros campos de estudo. Interatividade Qual é a principal razão para a proposta atual de Educação enfatizar o aprendizado com e sobre a Inteligência Artificial (IA)? c) Para preparar os alunos para futuros empregos em desenvolvimento de IA e uso de tecnologia. A premissa indica que a ênfase no aprendizado com e sobre IA é para preparar os alunos para futuros empregos relacionados ao desenvolvimento de IA e ao uso de tecnologia. Isso reflete a crescente importância da IA em diversos setores e a necessidade de preparar os alunos para carreiras nesse campo. Resposta Política Nacional de Educação Digital Currículo e estratégias de ensino Eixos estruturais da Política Nacional de Educação Digital Inclusão Digital da população brasileira Educação Digital para alunos e professores Capacitação e Especialização Digital dos trabalhadores Pesquisa Digital para inovação e novos conhecimentos Ampliação e facilidade do acesso da população Promoção de ferramentas on-line Treinamento de competências Universalização da conectividade nas escolas Formação de professores Práticas de educação em ambientes digitais Promoção de tecnologias digitais Incentivo à inovação pedagógica no ensino Identificação das necessidades do mercado Promoção de qualificação em tecnologias Rede nacional de cursos profissionais e superior Requalificação profissional e trabalhadores Programa nacional de incentivo à Pesquisa & Desenvolvimento Parcerias entre o Brasil e centros internacionais Qualificação avançada de pesquisadores Incentivo à Ciência Aberta Arte: Agência Câmara 04/08/22 Fonte: Adaptado de: https://abre.ai/gY8P Buscar dados e informações de forma crítica nas diferentes mídias, analisando as vantagens do uso da tecnologia e seus riscos potenciais. Apropriar-se das linguagens da cultura digital para explorar e produzir conteúdo em diversas mídias, ampliando as possibilidades de acesso à ciência, à tecnologia, à cultura e ao trabalho. Usar diversas ferramentas de software e aplicativos para compreender e produzir conteúdo em diversas mídias, simular fenômenos e processos das diferentes áreas do conhecimento. Utilizar diferentes tecnologias para identificar, analisar, modelar e solucionar problemas complexos em diversas áreas da vida cotidiana. BNCC – competências e habilidades dos estudantes Atitudes críticas, refletidas e responsáveis no uso de tecnologias, ambientes e serviços digitais. Competências de pesquisa e de análise de informação on-line. Capacidade de comunicar de forma adequada, utilizando meios e recursos digitais. Criatividade, por meio da exploração de ideias e do desenvolvimento do pensamento computacional com vista à produção de artefatos digitais. Competências digitais Criar e Inovar: Criar algoritmos de complexidade baixa para a resolução de desafios e problemas específicos. Distinguir as características, funcionalidades e aplicabilidade de diferentes objetos tangíveis (robots, drones, entre outros). Resolver desafios por meio da programação de objetos tangíveis. Competências Criar e Inovar: Competências Fonte: Gabriel (2024, p. 92). Avatar do chatbot A.L.I.C.E.Bras robot industriel Criar e Inovar: Conhecer e explorar os conceitos de “Internet das Coisas” e outras tecnologias emergentes (por exemplo: realidade virtual, realidade aumentada e Inteligência Artificial). Movimento Maker ou Cultura Maker, parte do princípio da “mão na massa”, em que os estudantes atuam como autores do processo de aprendizagem. Inovação, invenção,criação e produção em um ambiente estruturado para a prototipagem de produtos e projetos de diversos níveis. Explorar os conceitos de programação para dispositivos móveis. Competências Segurança, responsabilidade e respeito em ambientes digitais: Ter consciência do impacto das tecnologias emergentes (por exemplo: realidade virtual, realidade aumentada e inteligência artificial) na sociedade e no dia a dia. Letramento crítico: acesso aos variados gêneros digitais, como charges, fanfics, ciberpoema, a questão da segurança na internet, analisando-se fake news, cyberbullying e a própria exposição do que se pensa e do que se consome. Competências Espera-se dos estudantes do ensino básico tendo em vista uma sociedade com IA: Proatividade, boa comunicação, relacionamento e flexibilidade. Liderança, autoconfiança, capacidade de análise e espírito de equipe. Gerenciamento do tempo e inteligência emocional, criatividade e inovação. Capacidade de adaptação e capacidade de resolução de problema. Experiência como freelancer. Competências e habilidades A Inteligência Artificial já é usada em tarefas repetitivas, tornando a automação uma grande função da IA. No meio ambiente educacional, que tipo de ação, tarefa, metodologia é repetitiva e a IA pode substituir? Que perfil os alunos precisam desenvolver para ultrapassar a função de automação da IA? Um exemplo simples de atividade repetitiva realizada pelos alunos é a cópia (da lousa, de material didático, de fontes de pesquisa). Frente à realidade da IA, competência como criatividade, resolver problema etc. precisa ser desenvolvida na escola, pois é justamente o oposto de automação. Para refletir Considerando a premissa de que a Inteligência Artificial já é utilizada para tarefas repetitivas no ambiente educacional, que tipo de ação, tarefa, metodologia é passível de ser automatizada pela IA nesse contexto? Além disso, que perfil os alunos precisam desenvolver para superar a automação da IA? a) Automatização de avaliações de desempenho dos alunos; os alunos precisam desenvolver habilidades de resolução criativa de problemas. b) Repetição de aulas gravadas em vídeo; os alunos precisam desenvolver competências de pesquisa e comunicação. c) Monitoramento da presença dos alunos; os alunos precisam aprimorar suas habilidades de organização e gerenciamento do tempo. d) Resolução de equações matemáticas complexas; os alunos devem se concentrar na melhoria da memória de longo prazo. e) Aplicação de princípios éticos na educação; os alunos devem aprimorar suas habilidades de tomada de decisões morais. Interatividade Considerando a premissa de que a Inteligência Artificial já é utilizada para tarefas repetitivas no ambiente educacional, que tipo de ação, tarefa, metodologia é passível de ser automatizada pela IA nesse contexto? Além disso, que perfil os alunos precisam desenvolver para superar a automação da IA? b) Repetição de aulas gravadas em vídeo; os alunos precisam desenvolver competências de pesquisa e comunicação. A automação de aulas gravadas em vídeo é algo que a IA pode realizar, permitindo que os alunos se concentrem no desenvolvimento de habilidades de pesquisa e comunicação, que são menos suscetíveis à automação. Isso destaca a importância da educação para habilidades que a IA ainda não pode replicar facilmente. Resposta Resolver problemas matemáticos de forma mais rápida e precisa. Analisar dados de grandes conjuntos. Identificar padrões matemáticos que podem ser úteis em diversas áreas. Desenvolver novos algoritmos matemáticos. Resolver problemas matemáticos para ajudar a tornar a matemática mais acessível e inclusiva. Identificar os conceitos que são mais difíceis para os alunos entenderem, permitindo que os professores ajustem o conteúdo e a abordagem de ensino. Contribuições da IA no ensino de Matemática Tutoriais e assistentes virtuais. Adaptação ao nível do estudante. Plataformas de prática e gameficação. Análise de dados e feedback automatizado. Ferramentas de visualização e modelagem matemática Aplicação bem-sucedida da IA na matemática: resolução do teorema das quatro cores, que foi um problema matemático sem solução por mais de um século. O que está sendo feito na área de Matemática? Plataforma que funciona com IA. Serve para diversas áreas. Plataforma WolframAlpha Fonte: https://www.wolframalpha.com/ WolframAlpha possui amplo conhecimento e profundo poder computacional quando se trata de matemática. Seja aritmética, álgebra, cálculo, equações diferenciais ou qualquer coisa entre eles, o WolframAlpha está à altura do desafio. Obtenha ajuda com trabalhos de matemática, resolva problemas matemáticos específicos ou encontre informações sobre assuntos e tópicos matemáticos. Plataforma WolframAlpha – Matemática Fonte: https://abre.ai/gY9c Oferece exemplo e atividade de: Aritmética básica: 125 + 213. Aritmética exata com fração: 1/4 (4–1/2). Álgebra: equação, polinômio, expressão. Números e tipos de números. Definições de matemática. Matemática básica comum para a educação infantil até o 9º ano. Geometria, Trigonometria etc. etc. etc. Plataforma WolframAlpha – Matemática Exemplo: Matemática Básica Comum: Educação Infantil Contagem e cardinalidade: Atividades: Contando; Conheça os nomes dos números e a sequência de contagem; Use a contagem para determinar o número de objetos; Conte o número de objetos. Pensamento algébrico: Atividades: Padrões básicos; Adição, subtração. Geometria: Atividades: Padrões Básicos Comuns; Defina e compare formas; Nomeie e reconheça formas comuns; Distinguir entre formas planas e sólidas etc. Número na base 10: Atividade: componha e decomponha números em 10 e 1. Dados de medição: Atividade: Descrever e comparar atributos mensuráveis; Compare medidas de objetos. Plataforma WolframAlpha – Matemática IR ALÉM Soluções passo a passo para aritmética Aplicativo Web Pré-Álgebra Problemas de prática aritmética gratuitos e ilimitados Por que usar uma plataforma de IA (como WolframAlpha) na Educação? É um conjunto de recursos tecnológicos que podem ser utilizados na mediação do processo ensino-aprendizagem entre professor e aluno. Ajuda no desenvolvimento não só dos conteúdos programáticos de cada curso, como também do processo de socialização entre os estudantes. Para refletir Qual das afirmações a seguir é correta em relação aos benefícios da utilização de Inteligência Artificial no ensino de matemática na Educação Básica? a) A Inteligência Artificial não tem capacidade de personalizar o ensino de matemática. b) A IA fornece feedback imediato sobre exercícios matemáticos, acelerando o aprendizado. c) A IA restringe o acesso dos alunos a materiais de ensino de matemática. d) Plataformas de IA não oferecem variedade de recursos para o ensino de matemática. e) A automação de tarefas administrativas e avaliações não economiza tempo para os professores. Interatividade Qual das afirmações a seguir é correta em relação aos benefícios da utilização de Inteligência Artificial no ensino de matemática na Educação Básica? b) A IA fornece feedback imediato sobre exercícios matemáticos, acelerando o aprendizado. A IA pode fornecer feedback imediato sobre exercícios matemáticos, o que acelera o aprendizado. As outras afirmações são incorretas em relação aos benefícios da utilização de Inteligência Artificial no ensino de matemática. Resposta Atividades para que os alunos aprendam com e sobre a IA de cinco maneiras diferentes: Falar com a IA (Assistente Google). Treinar a IA (QuickDraw). Desenhar com a IA (AutoDraw). Pintar com a IA (Petalica Paint). Brincar com a IA (Caça ao Emoji). Exemplos Exemplos Fonte: Adaptado de: https://quickdraw.withgoogle.com/ Será que uma rede neural consegue aprender a reconhecer seus desenhos?Ajude a ensinar a rede adicionando seus desenhos ao maior conjunto de dados sobre desenhos do mundo (em inglês). Esses dados são compartilhados com o público para ajudar nas pesquisas sobre aprendizado de máquina. Vamos desenhar! Code.org – permite que as crianças se familiarizem com linguagens de programação desde cedo. Swift Playground – usa quebra-cabeças simples para ensiná-los a programar com Swift (linguagem da Apple) e criar aplicativos para iOS, Mac, Apple Watch ou Apple TV. Sphero Edu – ensina às crianças as noções básicas das linguagens de programação e as aplica ao desenvolvimento de robôs. Arduino – plataforma de hardware gratuita baseada em uma placa com microcontrolador que possibilita a criação de projetos relacionados a robôs, uma parte mais “física” desse processo de aprendizagem. Plataformas para aprender a programar ChatGPT pode ser uma boa ferramenta de pesquisa e produção de conteúdos diversos, desde que a pessoa que o utilize tenha: Clareza e assertividade na elaboração de perguntas ao solicitar tarefas para o ChatGPT. Capacidade de se expressar através da escrita utilizando um rico repertório de palavras (vocabulário)/expressões na língua natal e/ou no inglês. Capacidade de descrever cenários, situações, figuras, pensamentos, ideias. Quanto maior for o nível de detalhes fornecido à IA, melhores serão os resultados obtidos como resposta. Capacidade de pesquisar e verificar informações obtidas, selecionando o que é válido e descartando informações incorretas ou que tenham algum viés sectário e preconceituoso. Competências e habilidades para usar ChatGPT Exemplo de solicitações que podem ser feitas para o ChatGPT e diretamente utilizadas no planejamento de uma aula, atividade ou curso: ChatGPT: exemplo de solicitação (parte 1) PERGUNTA INICIAL FEITA AO CHATGPT UMA DAS RESPOSTAS FORNECIDADES PELO CHATGPT Como posso abordar o tema ChatGPT com alunos do Ensino Médio, visando trabalhar a capacidade deles de colaboração em grupo? “Debate em grupo: proponha um tema polêmico para debate e peça para que cada grupo de alunos previamente organizados utilize o ChatGPT para discutir suas ideias e argumentos. Após um tempo estipulado, cada grupo pode apresentar suas conclusões e o professor pode mediar o debate entre os grupos.” Fonte: Adaptado de: https://www.edocente.com.br/blog-inteligencia-artificial-educacao/ ChatGPT: exemplo de solicitação (parte 2) REFINANDO MINHA SOLICITAÇÃO INICIAL AO CHATGPT UMA DAS RESPOSTAS FORNECIDADES PELO CHATGPT NESTE SEGUNDO MOMENTO Como posso abordar o tema ChatGPT com alunos do Ensino Médio, visando trabalhar a capacidade deles de colaboração em grupo? Inclua formas de avaliar a proposta. “Debates sobre tópicos relevantes: escolha um tópico relevante para a turma e divida os alunos em grupos. Cada grupo pode usar o ChatGPT para pesquisar informações relevantes e desenvolver argumentos para o debate. Em seguida, os grupos podem apresentar seus argumentos e debater com os demais, sendo avaliados pela capacidade de trabalhar em equipe, apresentar argumentos claros e coesos e demonstrar habilidade na utilização do ChatGPT.” REFINANDO MAIS UMA VEZ A SOLICITAÇÃO AO CHATGPT RESPOSTA DO CHATGPT PARA ESTA ÚLTIMA SOLICITAÇÃO Como posso abordar o tema ChatGPT com alunos do Ensino Médio, visando trabalhar a capacidade deles de colaboração em grupo? Inclua 3 critérios de avaliação do trabalho em grupos na proposta de atividade sugerida. “Claro, aqui estão três critérios de avaliação para a proposta de atividade que envolve o uso do CHATGPT para trabalhar a capacidade de colaboração em grupo: Contribuição individual para o trabalho em equipe: capacidade de trabalhar em equipe e contribuir para o sucesso do grupo. É importante observar se eles demonstram respeito e consideração pelos outros membros do grupo, se assumiram responsabilidades e cumpriram as tarefas atribuídas. Coerência dos argumentos apresentados: os grupos devem ser avaliados pela qualidade dos argumentos apresentados no debate. É importante que os alunos tenham utilizado o ChatGPT para pesquisar informações relevantes e apresentar argumentos claros e coesos durante o debate. Habilidade no uso do ChatGPT: é importante observar se eles souberam utilizar as ferramentas disponíveis para buscar informações relevantes e se foram capazes de desenvolver argumentos consistentes a partir de informações obtidas.” Vamos supor que, depois dessa proposta, o professor queira mais detalhes sobre a avaliação da atividade: Fonte: Adaptado de: https://www.edocente.co m.br/blog-inteligencia- artificial-educacao/ PictoBlox – https://thestempedia.com/pro duct/PictoBlox/ Plataforma educativa de programação e aprendizagem de AI, com recurso à programação por blocos. Está disponível para Windows, MacOS X e Linux, bem como para dispositivos móveis. Plataforma com IA Fonte: https://pictoblox.br.uptodown.com/android As crianças podem criar jogos, animações, projetos interativos ou até mesmo controlar dispositivos ou robôs conectados. As linguagens de programação por blocos proporcionam-nos a possibilidade de resolver problemas, contextualizados, parecidos com o mundo real, de forma criativa. Plataforma AI – PictoBlox Contextualização de 4 pilares do pensamento computacional Decomposição Reconhecimento de padrões a.Temos um problema complexo. b.Dividimos o problema em partes menores. c. Resolvemos cada parte separadamente. a.Separamos as peças por grupos similares. b. Identificamos comportamentos específicos. Podemos organizar as peças por cores, por tipo, entre outras. No exemplo, criamos padrões por tipo de peças e sequências de cores. Problema Fonte: Adaptado de: Bottentuit Junior (2020, p. 15). Contextualização de 4 pilares do pensamento computacional Abstração Algoritmos a.Analisamos a situação e concentramo-nos no que é relevante. b.Separamos o que é essencial, do que não precisamos para resolver o problema. a.Desenvolver e seguir uma série de passos ordenados, com o objetivo de chegar a uma solução para o problema ou criar algo útil. No exemplo, para conseguir montar um robot anprino, só precisamos das peças vermelhas e cinzentas. As restantes estão a mais, por isso, retiramos. Neste exemplo, montamos o robot anprino, seguindo uma sequência de indicações. Fonte: Adaptado de: Bottentuit Junior (2020, p. 15). Aprender para IA: Quando queremos conduzir do ponto A para o ponto B, um algoritmo de IA incorporado num sistema de navegação pode propor uma rota. Quando queremos ver um filme num serviço de streaming, um algoritmo de IA pode recomendar uma seleção baseada nas nossas escolhas anteriores e nas escolhas de milhões de outros utilizadores. Quando queremos comprar algo numa loja on-line, um algoritmo de IA pode sugerir opções baseadas nas nossas escolhas anteriores e nas de outros utilizadores. Quando pedimos um empréstimo ou algum crédito, um algoritmo de IA pode analisar o nosso histórico financeiro, cruzando-o com uma miríade de outras variáveis. Aprendemos com IA – Aprendemos sobre IA – Aprendemos para IA Quando queremos saber o tempo, falamos com um “agente pessoal”, e os algoritmos de IA podem interpretar o nosso discurso e dar-nos a previsão. Quando um oncologista quer verificar centenas de exames médicos para identificar automaticamente possíveis cancros, um algoritmo de IA pode identificar rapidamente os exames candidatos. E quando queremos conhecer alguém novo para um encontro romântico, o algoritmo de uma plataforma de encontros pode verificar milhares de perfis para identificar uma boa combinação com o nosso perfil. Enfim... Em suma, num número cada vez maior de situações, a IA já está enraizada nas nossas vidas e será possivelmente mais onipresente no futuro. O processo em educação em tecnologias ou mediadas por tecnologias não pode ser um processovertical, baseado em hierarquias políticas e educacionais porque é preciso ter cuidado com as forças que põem em movimento a instalação e aplicação das novas tecnologias e das mídias (ou média) em educação. É notório que essas forças priorizam o avanço da tecnologia em favor da automatização, algo que merece ser observado e discutido, para que não seja deixado de lado a beleza da humanidade, com sua criatividade e, principalmente, criticidade. Para fechar Qual é a principal preocupação expressa anteriormente sobre o uso de tecnologias na educação? a) A falta de acesso à tecnologia por parte dos alunos. b) A dependência excessiva da tecnologia. c) A necessidade de hierarquias políticas na educação. d) A falta de inovação na educação. e) O avanço da tecnologia em detrimento da criatividade e criticidade humanas. Interatividade Qual é a principal preocupação expressa anteriormente sobre o uso de tecnologias na educação? e) O avanço da tecnologia em detrimento da criatividade e criticidade humanas. O trecho expressa a preocupação de que as forças que impulsionam a instalação e aplicação de novas tecnologias na educação podem priorizar o avanço da tecnologia em detrimento da criatividade e criticidade humanas. Resposta BOTTENTUIT Junior, João Batista et al. (org.) Formação no contexto do pensamento computacional, da robótica e da inteligência artificial na educação. São Luís: EDUFMA, 2020. GABRIEL, Martha. Inteligência artificial: do zero ao metaverso. Barueri: Atlas, 2024. Referências ATÉ A PRÓXIMA!
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