A influência da inteligência artificial na educação

ARTIGO ORIGINAL

ANDRADE, José Luccas de ^[1], FRANCISCO, Alex Sandro Lima ^[2], MENEGUSSI, Rodrigo ^[3]

ANDRADE, José Luccas de. FRANCISCO, Alex Sandro Lima. MENEGUSSI, Rodrigo. A influência da inteligência artificial na educação. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 07, Vol. 08, pp. 50-60. Julho de 2019. ISSN: 2448-0959

RESUMO

Nas últimas décadas, o mundo passou por uma transformação que mudou a maneira com que as pessoas executam as tarefas do seu dia a dia. Graças ao uso intensivo da tecnologia aconteceram mudanças significativas que motivaram as pessoas a se tornarem, cada vez mais, conectadas. Os relacionamentos mudaram já que deixaram de ser vividos na esfera pessoal para serem transferidos para o virtual. Nesse sentido, as informações começaram a ser compartilhadas de forma mais imediata e democrática e milhares de soluções foram desenvolvidas para facilitar tarefas antes consideradas complexas. Nesse contexto, nota-se que o crescente uso de tecnologias baseadas em Inteligência Artificial tem mudado a forma com que as pessoas se organizam, aprendem e se relacionam nos ambientes pessoal e profissional. A evolução chegou, também, à Educação, pois tal fenômeno contribuiu para com o aumento da qualidade dos processos que envolvem o ensino e aprendizagem, estimulando, por um lado, o aluno a desenvolver suas habilidades e competências e, por outro, contribuindo para que os professores consigam entender e avaliar melhor o desenvolvimento das atividades feitas dentro de sala de aula. Preocupa-se, também, como a forma com que esses alunos têm conseguido atingir os objetivos referentes à aprendizagem.

Palavras-chaves: Tecnologia da Informação, tecnologia, plataformas educacionais, Inteligência Artificial, educação.

INTRODUÇÃO

Vive-se em um mundo conectado e essa é uma verdade inexorável. A sociedade passou por milhares de transformações desde o advento da internet. Nos primórdios da comunicação, para se ter notícias de pessoas queridas, mais distantes, era necessário esperar dias e dias para que uma carta chegasse por meio do Correio, talvez um telegrama, no muito um telefonema de poucos minutos antes era possível antes que a ligação caísse. As notícias sobre que acontecia no mundo não chegavam de forma imediata. No muito, eram publicadas no jornal do dia seguinte. Com o rádio e televisão, manter-se informado de forma mais rápida tornou-se possível, mas, ainda assim, não de forma imediata. A apuração de uma notícia por parte dos jornalistas demandava tempo e paciência bem como em diversos telefonemas, mensagens por telegrama, fax e outros meios que, hoje, são considerados arcaicos.

A vida era organizada por meio do papel. Consultórios médicos contavam com centenas de fichas escritas à mão assim como possuíam prontuários médicos guardados em arquivo morto. Tudo isso demandava muito tempo dos profissionais para que uma tarefa simples como marcar uma consulta ou acompanhar a evolução de um paciente pudessem ser realizadas. No que diz respeito à educação, a informação não estava à disposição a qualquer momento. Pesquisar demandava tempo, e, em muitas das vezes, implicava no deslocamento até uma biblioteca para que as enciclopédias pudessem ser consultadas. Isso para citar apenas alguns exemplos. A realidade mudou, foi transformada pelo uso intensivo da tecnologia e pelo desenvolvimento de dispositivos e plataformas que facilitam as mais diversas tarefas do dia a dia. E, pode-se dizer, que ainda estamos em processo de transformação e que este é um advento recente.

Apesar do primeiro computador do mundo, o ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) datar da segunda metade da década de 1940, é possível dizer que a revolução tecnológica é mais recente. O Eniac foi uma evolução à sua época, mas em nada se parece com as tecnologias disponíveis hoje. Suas dimensões eram imensas, ocupando, aproximadamente, 180 metros quadrados e seu uso era bastante restrito. Hoje, em contrapartida, os dispositivos evoluíram consideravelmente, cabendo na palma da mão. Informações sobre os mais variados assuntos podem ser acessadas por qualquer pessoa que tenha um dispositivo eletrônico, sinal de internet e conhecimento básico de informática. Mais do que isso, estão disponíveis a qualquer hora do dia, sete dias por semana e em qualquer lugar.

Associado à evolução dos dispositivos, nota-se, também, o desenvolvimento e a ascensão de metodologias ligadas à Ciência da Computação que têm o objetivo a criação de mecanismos inovadores capazes de revolucionar a forma com que tarefas diárias são realizadas. É o caso das tecnologias baseadas no uso de Inteligência Artificial que têm causado uma revolução nas mais diversas áreas como saúde, educação e finanças. E é justamente com o foco na Inteligência Artificial aplicada à Educação que o presente artigo pretende contribuir. O objetivo é realizar uma discussão sobre de que forma a sua aplicação tem contribuído para com o processo de aprendizagem dentro e fora de sala de aula a partir do uso de plataformas e de soluções baseadas em Inteligência Artificial. Quer-se discorrer sobre a forma em que esta contribui para que o professor possa atingir seus objetivos. Por fim, pretende-se verificar quais iniciativas estão sendo desenvolvidas no Brasil e no mundo.

A intenção não é esgotar o assunto, mas iniciar um debate sobre as transformações digitais que estão ocorrendo no âmbito da Educação e como a Tecnologia da Informação e suas ferramentas e métodos têm contribuído. Parte-se em defesa de que muitas evoluções já aconteceram e que existe espaço para muito mais. Não se trata de uma disputa entre o homem e a máquina, nem da substituição do papel do professor em sala de aula – este profissional é e continuará sendo essencial. Entretanto, trata-se da defesa da necessidade de se criar alternativas que auxiliem no aprendizado, olhando, cada vez mais, para o aluno como um ser único e, a partir disso, tornando a tarefa do aprendizado o mais customizada possível.

INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL

A criação de robôs para que possam executar tarefas no lugar de uma pessoa permeia o pensamento do ser humano há muito tempo. Além de estrelar nos mais diversos filmes de ficção científica, há diversas décadas, cientistas de todo o mundo dedicam seus esforços para desenvolver inovações capazes de solucionar as demandas da sociedade. É assim que surgem os primeiros algoritmos de Inteligência Artificial que, hoje, revolucionam a maneira com que as pessoas executam suas tarefas, das mais simples até as mais complexas bem como nas mais diversas áreas. Mas, afinal, o que é e como se define Inteligência Artificial?

Apesar de ser um termo em voga, não existe apenas uma definição para o que é e quais são as aplicações da Inteligência Artificial. Conforme aponta Costa^[4] a Inteligência Artificial tem raízes nos ensaios realizados por Turing em 1950. Ele cita Shannon e defende que o termo Inteligência artificial, como é conhecida hoje, nasceu a partir de um encontro entre dez cientistas em Dartmouth College, New Hambpshire, em 1956.

Existem muitas definições para Inteligência Artificial, algumas filosóficas, outras mais pragmáticas, dependendo muito do campo de atuação dos autores das mesmas. Por exemplo: Segundo E. Rich (17) “Inteligência Artificial é o estudo de como fazer computadores realizarem tarefas para as quais, até o momento, o homem faz melhor”. Uma definição simples, mas que retrata com muita clareza o propósito da IA.

Em sua obra, Rosa ^[5] aponta que a definição de Inteligência Artificial varia de acordo com o ponto de vista, mas poderia ser resumida em quatro vertentes, baseadas nas teorias de Russel e Norving: 1) sistemas que pensam como humanos; 2) sistemas que pensam racionalmente; 3) sistemas que agem como humanos e 4) sistemas que agem racionalmente. No seu ponto de vista, a Inteligência Artificial é, então, o ato de implementar, em uma máquina, tarefas que uma criança é capaz de realizar, mas os computadores não.

Ainda de acordo com os seus ensinamentos, essa é uma área que contempla diversas outras áreas da ciência, sendo fundamentada em campos da ciência cognitiva como psicologia, linguística, filosofia e, claro, ciência da computação. Em relação às aplicações da Inteligência Artificial, Rosa destaca que são as mais diversas áreas, desde jogos até provas de teoremas. O autor destaca ainda que, deste modo, a Inteligência pode ser aplicada às tarefas corriqueiras, seja utilizando raciocínio comum ou sendo controlado por robôs; tarefas normais como jogos (xadrez e outros), voltadas à matemática (geometria, lógica, cálculo integral) ou na execução de tarefas especialistas como, por exemplo, da engenharia (projeto, descoberta de falhas, planeamento de manufatura); de análises científicas, de diagnósticos médicos; de análises financeiras, são recorrentes. Ainda sobre a história da Inteligência Artificial, Bittencourt ^[6] lembra que o seu desenvolvimento esteve, profundamente, ligado à evolução dos computadores.

Através deles, tornou-se possível simular vários aspectos da inteligência humana, o que levou o homem a questionar se as máquinas seriam inteligentes (como os seres humanos) e capazes de aprender. Os estudos em redes neurais e conexionismo, que haviam sido abandonados pela limitação dos recursos computacionais, foram retomados após a evolução ocorrida na área da informática na década de 80. Assim, é possível verificar que a história da Inteligência Artificial é marcada por diferentes paradigmas que se contrapõem, por teorias que são defendidas, abandonadas e, por vezes, retomadas.

Para o presente artigo não cabe uma discussão mais ampla dessas diversas vertentes que compõem a história da Inteligência Artificial, senão se atermos à sua aplicação específica na área da Educação e em como auxiliam no processo de ensino e aprendizado dentro e fora da sala de aula. Portanto, volta-se à Bittencourt, que explica que as primeiras propostas de utilização da Inteligência Artificial como ferramenta de aprendizagem se deram com chamados Sistemas de Instrução Assistida por Computador.

Ao longo do tempo, as deficiências destes sistemas foram sendo identificadas e possíveis soluções foram sugeridas. Diversos enfoques foram investigados, levando em conta tanto os desenvolvimentos tecnológicos na ciência da computação, quanto os trabalhos na área de educação. Os estudos realizados com este objetivo passaram a constituir uma área que se tornou conhecida como Informática na Educação. Dentre as principais deficiências identificadas, pode-se citar a rigidez pedagógica, a falta de capacidade de adaptação às características dos diferentes aprendizes e a pobreza de recursos didáticos. Com o objetivo de solucionar estas deficiências foram incorporadas técnicas de Inteligência Artificial, dando origem aos Sistemas Tutores Inteligentes.

São essas técnicas, explica o autor, que permitem a modelagem das características do aprendiz e a flexibilização do comportamento do sistema. Por outro lado, diz que “o rápido desenvolvimento da capacidade gráfico dos computadores tornou possível o desenvolvimento de sistemas capazes de prover uma interação complexa, baseada em recursos audiovisuais”.

Sobre isso, Silva ^[7] afirma que:

Os Sistemas Tutores Inteligentes, por meio da tecnologia de agentes, viabilizam a construção de ambientes de aprendizagem dinâmicos e adaptativos, tornando-os mais propícios ao desenvolvimento da autonomia do educando, principalmente por privilegiarem um modelo de ensino centrado no aluno, no qual este tem uma participação mais ativa no processo de aprendizagem.

Hoje, são diversas as ferramentas disponíveis na área educacional e que têm contribuído sobremaneira para quebrar paradigmas no processo ensino-aprendizagem, conforme veremos a seguir.

INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL NA EDUCAÇÃO

Proporcionar uma experiência de aprendizado satisfatória para o aluno é um desafio vivido por centenas de professores País à fora. Em sala de aulas que contam com mais de 20 alunos, personalizar o ensino de modo que cada aluno seja atendido de acordo com suas dificuldades em particular é uma tarefa quase impossível. E, é nesse sentido, que a Inteligência Artificial pode se tornar uma aliada no processo de ensino-aprendizado, dentro e fora da sala de aula.

Conforme o relatório Tendências em Inteligência Artificial na Educação^[8] no período de 2017 a 2030, a Inteligência Artificial aplicada à Educação é uma área de pesquisa multi e interdisciplinar, uma vez que contempla o uso de tecnologias da Inteligência Artificial em sistemas cujo objetivo é o ensino e a aprendizagem.

Os principais sistemas educacionais que se utilizam dessas tecnologias são os Sistemas Tutores Inteligentes Afetivos (STIs), os Learning Management Systems (LMSs), a Robótica Educacional Inteligente e os Massive Open Online Course (MOOCs), no que se refere a Learning Analytics (LA). Entretanto cada uma dessas aplicações faz uso de tecnologias da IA de formas distintas.

Em uma matéria publicada no Jornal da USP (Universidade de São Paulo), em 2018, os professores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) de São Carlos explicaram que as ferramentas da área de inteligência artificial permitem amplificar a inteligência humana e que já é possível verificar abordagens de ensino que “têm maior potencial de auxiliar a aprendizagem e apoiar o professor na tomada de decisão pedagógica”. Isso acontece porque, a partir de plataformas que utilizam sistemas tutores inteligentes, o ensino se torna cada vez mais personalizado. Nestes sistemas, conforme explicação do professor, o computador é ensinado a lidar com informações de três diferentes fontes: o conteúdo que será ensinado (modelo do domínio); o modo como aquele conteúdo será ensinado (modelo pedagógico); e os conhecimentos que o estudante já possui (modelo do aluno).

A partir de todas as interações do aluno com o ambiente de ensino, o próprio sistema atualiza os modelos. Com essas novas informações, é possível identificar o que aquele aluno já sabe e o que ainda não sabe sobre um determinado domínio do conhecimento, quais suas principais dificuldades e é viável até mesmo prever qual será a próxima resposta que o estudante dará em um exercício^[9].

A partir dos dados gerados analisando a interação dos alunos com as plataformas é possível, por exemplo, identificar padrões comportamentais dos estudantes e subsidiar os professores com informações que ajudam na compreensão de quais são os pontos fracos e fortes que precisam ser trabalhados com mais atenção. Na visão de Isotani:

Com essas informações, as plataformas não só podem se adaptar às necessidades dos estudantes, mas também ajudar o professor a entender o comportamento dos alunos, oferecendo a ele potenciais recomendações de como amenizar ou reduzir as dificuldades encontradas pelos educandos, o que pode evitar a evasão^[10].

Exemplo disso, é a plataforma desenvolvida pelo Parque Tecnológico de Ribeirão Preto pela startup Educacross. Com o uso de Inteligência Artificial, a plataforma auxilia os alunos no aprendizado da matemática, utilizando games e algoritmos que contribuem para que os alunos apresentem melhoria no desempenho e aumentem o engajamento. A plataforma, que pode ser acessada pelo celular, por exemplo, utiliza a estratégia game-based learning. A partir de técnicas de Big Data e Machine Learning, detecta quais são os padrões comportamentais do usuário, possibilitando que alguns comportamentos sejam elencados, como engajamento, perseverança, tempo gasto com as tarefas, e, com isso, refletem o perfil do aluno. Com base nesse levantamento, é possível estudar novos tipos de abordagem dentro da sala de aula.

De acordo com dados divulgados pela plataforma^[11], em dois anos, foram mais de 15 milhões de exercícios resolvidos com o uso da plataforma. Como resultado, é possível citar o desempenho dos alunos da Escola Municipal Maria Fernanda Lopes Piffer^[12], de Bebedouro que, com apoio da plataforma Educacross, foram convidados para o Asia International Mathematical Olympiad – AIMO 2018, graças às medalhas conquistadas na Olímpiada Internacional de Matemática sem Fronteiras.

A Escola mantém uma parceria com a plataforma de ensino de matemática desde 2015 e incentiva que os alunos aprendam de forma lúdica. Conforme pontuou a diretora da EMEB Maria Fernanda Lopes Piffer, Andreia de Souza Zanelato

A escola mantém uma parceria com a Educacross, startup responsável pela Plataforma que permite à escola utilizar estratégias de aprendizado baseado em jogos, que torna esse desafio muito mais envolvente e ainda auxilia que professores detectem quais são os pontos de maiores dificuldades dos seus alunos^[13].

Este é apenas um exemplo de aplicação da Inteligência Artificial para auxiliar o processo de ensino e aprendizado. Outras muitas plataformas estão disponíveis na web, em diversas áreas do conhecimento: em Nova Iorque, mais de 300 escolas utilizam o iLearning NYC, nela os alunos têm acesso à cursos não oferecidos na grade curricular das suas escolas.

Trata-se de uma tendência mundial. Recentemente, uma pesquisa elaborada pelo Sesi e Senai^[14], estimou que os sistemas tutoriais inteligentes sejam adotados até 30% nas instituições de ensino do país. Até 2050, esse tipo de tecnologia poderá estar presente em até 50% das instituições, o que mostra que há ainda muito campo para ser explorado no que diz respeito a união da educação e da Inteligência Artificial.

CONCLUSÃO

O presente artigo teve como objetivo iniciar uma discussão sobre como o uso de ferramentas de Inteligência Artificial pode contribuir no processo de ensino-aprendizado. Ao que tudo indica, apesar de ser uma tendência mundial o uso de plataformas inteligentes e sistemas tutores inteligentes como auxiliares à área da educação, é apenas o início de um processo de transformação. Existem centenas de plataformas disponíveis para serem baixadas na web, entretanto, é preciso criar uma nova cultura de aprendizado. É preciso, ainda, que os tomadores de decisão dentro das instituições de ensino compreendam que o ensino personalizado é a melhor forma de otimizar o aprendizado do aluno.

Não há mais espaço para a educação seriada, igual para todos os alunos. Conforme apontado anteriormente, o uso da tecnologia vem para somar, permitindo que seja revista a forma com que alunos e professores se relacionam bem como antecipa possíveis problemas que afetam o aluno no seu processo de aprendizado. Acredita-se que, a partir das interações entre aluno-plataforma, professores e as equipes pedagógicas das instituições de ensino conseguem traçar novas e modernas estratégias para tornar o ensino cada vez mais interessante, eliminando-se, dessa forma, riscos como, por exemplo, a evasão escolar.

REFERÊNCIAS

BITTENCOURT, G.; POZZEBON, E.; FRIGO, L. B. Inteligência Artificial na educação universitária: quais as contribuições? Revista do CCEI, Bagé, RS, v. 8, n.13, 2004.

COSTA, M. A. B. da. Uma abordagem sobre inteligência artificial e simulação, com uma aplicação na pecuária de corte nacional. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/prod/v2n1/v2n1a04.pdf. Acesso em: mar/2019.

JORNAL DA USP. Inteligência artificial pode trazer benefícios na área da educação. Disponível em: https://jornal.usp.br/universidade/inteligencia-artificial-pode-trazer-beneficios-na-area-da-educacao/. Acesso em: mar/2019.

ROSA, J. L. G. Fundamentos da Inteligência artificial. Rio de Janeiro: LCT, 2011.

SENAI. Tendências em inteligência artificial na educação no período de 2017 a 2030: SUMÁRIO EXECUTIVO / SENAI, Serviço Social da Indústria, Rosa Maria Vicari. Brasília: SENAI, 2018, p.12.

SILVA, A. P. C. Aplicações de Sistemas Tutores Inteligentes na Educação a Distância: Possibilidades e Limites. In: Anais do Seminário Nacional ABED de Educação a Distância. Brasília: ABED, 2006.

SOPRANA, P. Inteligência artificial deixará ensino mais personalizado no Brasil, diz pesquisa. Folha de São Paulo Online. 20 fev. 2019. Disponível em: https://www1.folha.uol.com.br/tec/2019/02/inteligencia-artificial-deixara-ensino-mais-personalizado-no-brasil-diz-pesquisa.shtml. Acesso em: mar/2019.

SUPERA PARQUE. Escola municipal de Bebedouro é classificada para olimpíada internacional de matemática. Disponível em: http://superaparque.com.br/noticia/233/escola-de-municipal-de-bebedouro-e-classificada-para-olimpiada-internacional-de-matematica/. Acesso em: mar/2019.

SUPERA PARQUE. Inteligência artificial auxilia aprendizado de matemática em escolas. Disponível em: http://superaparque.com.br/noticia/215/inteligencia-artificial-auxilia-aprendizado-de-matematica-em-escolas/ Acesso em: mar/2019.

2. COSTA, M. A. B. da. Uma abordagem sobre inteligência artificial e simulação, com uma aplicação na pecuária de corte nacional. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/prod/v2n1/v2n1a04.pdf. Acesso em: março/2019.

3. ROSA, João Luis Garcia. Fundamentos da Inteligência artificial. Rio de Janeiro: LCT, 2011.

4. BITTENCOURT, G.; POZZEBON, E.; FRIGO, L. B. Inteligência Artificial na educação universitária: quais as contribuições? Revista do CCEI, Bagé, RS, v. 8, n.13, p. 34-41, 2004.

5. SILVA, A. P. C. Aplicações de Sistemas Tutores Inteligentes na Educação a Distância: Possibilidades e Limites. In: Anais do Seminário Nacional ABED de Educação a Distância. Brasília: ABED, 2006

6. SENAI. Tendências em inteligência artificial na educação no período de 2017 a 2030: SUMÁRIO EXECUTIVO / SENAI, Serviço Social da Indústria, Rosa Maria Vicari. Brasília: SENAI, 2018, p.12. 12

7. JORNAL DA USP. Inteligência artificial pode trazer benefícios na área da educação. Disponível em https://jornal.usp.br/universidade/inteligencia-artificial-pode-trazer-beneficios-na-area-da-educacao/. Acesso em: mar/2019.

8. JORNAL DA USP. Inteligência artificial pode trazer benefícios na área da educação. Disponível em https://jornal.usp.br/universidade/inteligencia-artificial-pode-trazer-beneficios-na-area-da-educacao/. Acesso em: mar/2019

9. SUPERA PARQUE. Inteligência artificial auxilia aprendizado de matemática em escolas. Disponível em http://superaparque.com.br/noticia/215/inteligencia-artificial-auxilia-aprendizado-de-matematica-em-escolas/. Acesso em: mar/2019.

10. SUPERA PARQUE. Escola municipal de Bebedouro é classificada para olimpíada internacional de matemática. Disponível em: http://superaparque.com.br/noticia/233/escola-de-municipal-de-bebedouro-e-classificada-para-olimpiada-internacional-de-matematica/. Acesso em: mar/2019.

11. SUPERA PARQUE. Escola municipal de Bebedouro é classificada para olimpíada internacional de matemática. Disponível em: http://superaparque.com.br/noticia/233/escola-de-municipal-de-bebedouro-e-classificada-para-olimpiada-internacional-de-matematica/. Acesso em: mar/2019.

12. SOPRANA, Paula. Inteligência artificial deixará ensino mais personalizado no Brasil, diz pesquisa. Disponível em: https://www1.folha.uol.com.br/tec/2019/02/inteligencia-artificial-deixara-ensino-mais-personalizado-no-brasil-diz-pesquisa.shtml. Acesso em: mar/2019.

^[1] Graduado em Sistemas de informação e Técnico Administrativo.

^[2] Graduado em Sistemas de informação e Empresário.

^[3] Graduado em Sistemas de informação e Operador de Painel Caldeira.

Enviado: Abril, 2019.

Aprovado: Julho, 2019.