MathCake

Integrantes

• Aluno 1: Lorenço Santos Vasconcelos
• Aluno 2: Fernando Beletti
• Aluno 3: Maurício de Oliveira
• Aluno 4: Rafaela Neves de Barros Carvalho
• Aluno 5: Luisa Lin Santa Rosa

• Nome do Projeto: MathCake

5W2H

What

• Qual o nome do seu projeto?
  • MathCake
• Qual o objetivo deste projeto?
  • Desenvolver um ambiente de aprendizagem de matemática assistido por computador inteligente utilizando sistemas de Inteligência Artificial Distribuída (IAD) e Sistemas Tutores Inteligentes (STIs), proporcionando uma utilização personalizada e adaptada ao aluno, o que aumenta as possibilidades cognitivas. O sistema é formado por agentes inteligentes distribuídos que interagem entre si, possibilitando ao usuário acompanhar matérias, fazer exercícios e avaliações conforme seu desenvolvimento e também poderá navegar livremente pelo curso.
• Quais os maiores desafios, na sua opinião, para se realizar este trabalho?
  • A implementação de um Sistema Multi Agente (SMA) capaz de perceber e responder aos estímulos do utilizador que funcione de forma semelhante a um professor particular.
• Quais os conhecimentos básicos que devemos ter para se implementar este projeto?
  • O funcionamento e interação de sistemas inteligentes entre si e com o ambiente de trabalho.
• Quais soluções similares existem no mercado?
  • Não encontramos um sistema implementado e distribuído, porém ha projetos em andamento como o MathTutor da UFSC e o PAT2MATH (PIPCA/UNISINOS).

Why

• Porque é interessante desenvolver este projeto?
  • É interessante desenvolver esse projeto, pois ele não é um simples "livro eletrônico", mas sim um sistema que considera e avalia os aspectos do usuário, detectando dificuldades, habilidades, etc. Dessa forma, a aprendizagem se torna mais interessante para o estudante e acontece de forma mais "orgânica".
• Porque deve usar a tecnologia escolhida?
  • Acreditamos na utilização da Inteligência Artificial, pois sistemas desse tipo são capazes de simular habilidades humanas, no caso, um tutor. Um sistema com IA oferece ensino personalizado e adaptado ao estudante, aumentando o interesse pela matéria e abrindo mais possibilidades cognitivas.

Who

• Quem pode se beneficiar deste projeto?
  • Estudantes e professores de matemática da 5ª série até o 3º colegial, pais de alunos, instituições de ensino e o próprio Ministério da Educação (como preparação para as OBM e OBMEP).
• Quem poderá operar o sistema?
  • Qualquer pessoa com conhecimento básico em informática.
• Quem deverá participar do desenvolvimento do sistema?
  • Programadores;
  • Especialistas em Sistemas Multi Agentes e Sistemas Tutoriais;
  • Professores de Matemática;
  • Designers;
  • Projetistas;

Where

• Onde os dados serão inseridos?
  • Em bancos de dados específicos, como banco de conteúdos, exercícios, informações do aluno.
• Onde os dados serão externalizados, publicados?
  • As atividades propostas pelo tutor serão exibidas através de uma interface gráfica.
• Onde esta aplicação poderá ser usada?
  • Em computadores domésticos e corporativos.
• Onde as informações serão armazenadas?
  • O programa deverá conter um banco de conteúdos, exercícios e avaliações e um banco para armazenar diretivas sobre o utilizador.
• Onde o software deverá ser hospedado?
  • O software poderá ser instalado no sistema operacional e/ou ser executado através de um CD/DVD.

When

• Em quanto tempo pretende desenvolver o sistema?
  • Para a primeira versão do projeto, até 50 meses.
• Quais serão as fases e em quanto tempo cada uma?
  • Pesquisa, implementação, treinamento e testes.
    Durante a pesquisa, que envolve a didática do software em si, estima-se que será necessário um período de 8 meses a 1 ano para 6 professores de matemática trabalharem nos bancos de dados de conteúdo, exercícios e avaliações. A implementação, feita por programadores, designers e projetistas, pode ser concluída em mais oito meses. Para que o software seja "senciente" (uma inteligência artificial), deve-se dedicar um bom tempo no treinamento, no qual teremos que lidar, também, com a maior possibilidade de pausas, uma vez que especialistas em Sistemas Multi Agentes e Sistemas Tutoriais não são tão acessíveis. Dessa forma, essa etapa pode levar até 1 ano e meio. Tendo já a versão para teste, seria interessante executá-la durante todo um ano letivo por alunos da quinta série ao terceiro ano, assim como professores e pais.

How

• Como será dividido o desenvolvimento do sistema?
  • O desenvolvimento será dividido em 4 partes: pesquisa, implementação, treinamento e testes.
    Na etapa de pesquisa, professores de matemática deverão trabalhar os conteúdos que o sistema deverá conter, bem como exercícios e avaliações e, também, pontuar as dificuldades que poderão existir entre um professor e um estudante, os hábitos e habilidades de um professor, etc. Além disso, devemos pesquisar sobre a tecnologia de IA (Inteligencia Artificial) para construir um modo de comunicação eficaz usuário-máquina e pesquisar a área de Neurocomputação.
    Na implementação, serão contratados os programadores, projetistas, designers para viabilizar tudo que foi pesquisado de uma maneira que o conteúdo seja de fácil acesso e entendimento.
    Na etapa de treinamento, o software será "treinado" para realizar suas tarefas de maneira espontânea e pró-ativa. A aplicação será submetida a várias situações para que "aprenda" a formular respostas corretas à estímulos específicos.
    A ultima etapa será a fase de testes, que poderá ser realizada em algumas escolas. A partir dos testes, serão gerados relatórios para detectar falhas do sistema e corrigi-las posteriormente.
• Como será feita a entrada de dados?
  • Tudo que foi pesquisado será armazenado em bancos de dados, sendo um banco de conteúdos, outro de exercícios, avaliações, etc. As habilidades do professor serão codificadas de modo que os sistemas inteligentes possam agir baseados nessas informações.
    Ao longo da utilização pelo usuário final, o software armazenará informações do estudante através de sua interação com a interface.
• Como será feita a saída de dados?
  • A saída de dados será a partir de uma interface gráfica interativa com o usuário.
• Como será o procedimento para a 1a. funcionalidade?
  • O sistema apresenta o conhecimento e interage com o estudante através da interface, seguindo as opções pedagógicas que o sistema tutor decide. O conhecimento é modelado utilizando regras. O tutor adquire conhecimento sobre o estudante através da sua interação com a interface utilizando um critério de avaliação que observa os seguintes aspectos:
    – se o estudante costuma rever o conteúdo;
    – se faz os exercícios;
    – exercícios corretos/errados;
    – se visualiza os exemplos;
    Esses dados são armazenados no banco de dados do programa.
• Como será o procedimento para a 2a. funcionalidade?
  • O agente pedagógico toma as decisões sobre o que fazer a cada momento. Sua principal função é aprofundar um tópico caso o sistema perceba que o estudante esteja respondendo os exercícios com relativa facilidade, ou ministrar um curso mais básico mostrando procedimentos passo-a-passo e explicações mais detalhadas dos conceitos em um primeiro momento. Posteriormente, o sistema deixaria o estudante explorar simulações e exercícios e somente ofereceria ajuda quando requisitado.
• Como será o procedimento para a 3a. funcionalidade?
  • O Agente de Interface encaminha informações sobre mudanças no comportamento e características do aluno, como um exercício concluído com sucesso que deve ser atualizado na sua base de conhecimentos.

How much

• Quanto deverá custar o sistema?
  • Salário dos professores: R$96.000,00 - 144.000,00;
  • Salário dos programadores: R$63.000,00
  • Salário do designer: R$21.000,00
  • Salário do projetista: R$24.000,00
  • Total: R$204.000,00 - 252.000,00
• Quantas pessoas deverão ser usadas?
  • Estima-se a necessidade de 11 profissionais, sendo 6 professores, 3 programadores que entendam de sistemas Multi Agentes e Tutoriais, um designer gráfico e um projetista.
• Qual deverá ser o preço de aquisição do seu software para o usuário final?
  • O preço final para aquisição do software será em média R$ 50,00. Podendo variar de R$ 30,00 a 70,00 dependendo da valorização de produtos similares no mercado durante o período de lançamento do software.

Modelo Estruturado

Diagrama de Fluxo de Dados

Arquivo:DFD MathCake.pdf

Dicionario de Dados

Arquivo:DD MathCake.pdf

Diagrama Entidade-Relacionamento

Arquivo:DER MathCake.pdf

Orientação a Objetos

Objetos

1. Defina:
   1. Um objeto: Usuário.
   2. Os atributos deste objeto: Nome, Período Escolar, Aproveitamento.
   3. As operações neste objeto: Receber plano de estudos, Ler conteúdo, Resolver exercícios.
   4. Possíveis polimorfismos em cima do objeto: Nenhum (??).

Diagrama de Classes

Arquivo:DiagramaDeClasses MathCake.pdf