Sistema Hipermídia com Interface Adaptativa em Câncer de Mama usando Redes Neurais Artificiais MLP e IAC

July 1, 2017 | Autor: Rozany Dufloth | Categoria: Multiple Intelligences, Breast Cancer, Adaptive User Interface
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Sistema Hipermídia com Interface Adaptativa em Câncer de Mama usando Redes Neurais Artificiais MLP e IAC Rosele Luchesi Paim1, Fernando Mendes de Azevedo2, Grácia Maria Koerich3, Márcia dos Santos Malinverni2, Rozany M. Dufloth3, Daniella S. C. Vieira3 e Felipe Chaves Santos2 1,2

Instituto de Engenharia Biomédica (IEB - UFSC), Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Brasil 3 Departamento de Patologia - Centro de Ciências da Saúde (CCS), Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Brasil

Resumo - Este artigo apresenta uma metodologia de adaptação de interfaces para sistemas hipermídia, baseado na metodologia desenvolvida por Barbosa [1], onde o desenvolvimento de um site com conteúdos sobre câncer de mama é utilizado para aprimorar os conhecimentos que os alunos da área da saúde recebem em sala de aula. No desenvolvimento deste sistema definiu-se que, a adaptação ocorrerá somente na interface apresentada ao usuário com a utilização de diferentes mídias na apresentação dos conteúdos, que são apresentadas de acordo com as características individuais dos usuários baseado na Teoria das Inteligências Múltiplas (IMs). Palavras-chave: Sistema hipermídia, interface adaptativa, câncer de mama, Inteligências Múltiplas, redes neurais artificiais.

Abstract - This article presents an interface adaptation methodology to hipermedia systems based on the methodology developed by Barbosa [1], where the site development with breast cancer contents is used to refine the students’ knowledge of the healthy area of UFSC who receive in their classroom. While this system was been developed it was defined the adaptation will only occur in the interface shown to the user with the use of different medias during the presentation of the contents which are introduced according to the individual characteristics of the students based on the Multiple Intelligence Theory (MI). Key-words: Hipermedia System, adaptative interface, breast cancer, Multiple Intelligence, artificial neural net.

Introdução Com o avanço da tecnologia na educação faz-se necessário que sistemas hipermídia sejam desenvolvidos de uma forma que consigam prender a atenção do aluno e apresentem informações em um contexto adequado. Pois, hoje, é possível encontrar várias ferramentas disponíveis na internet que auxiliam uma grande quantidade de usuários a aprimorarem seus conhecimentos. Em sistemas de ensino aprendizagem muitas teorias pedagógicas são criadas para que os estudantes se desenvolvam melhor, apresentando critérios claros e precisos que auxiliem na escolha dos procedimentos mais adequados a serem utilizados. Neste trabalho é utilizada a teoria pedagógica denominada Inteligência Múltipla, desenvolvida por Gardner, a qual é uma alternativa para o conceito de inteligência como uma capacidade inata, geral e única, que permite aos indivíduos uma performance, maior ou menor, em qualquer área de atuação [2]. Segundo Gardner, todos os

indivíduos possuem algumas “inteligências” mais evoluídas que outras e, se este indivíduo for “guiado” utilizando-se destas inteligências terá maior capacidade de assimilação e aprendizado [3]. A internet, hoje, também é um instrumento que fornece informações e se as mídias que representam essas informações estiverem moldadas de acordo com a inteligência individual de cada pessoa, isto certamente proporcionará ao usuário maior interesse pelo assunto apresentado. No desenvolvimento deste trabalho a metodologia utilizada para a implementação do site com interface adaptativa é baseada na metodologia desenvolvida por Barbosa [1] disponibilizando assim um sistema hipermídia com interface adaptativa que apresente o conteúdo sobre câncer de mama, como uma ferramenta de auxílio ao ensino recebido em sala de aula para aprimorar o conhecimento dos alunos na área da saúde. Para desenvolver o mecanismo de adaptação é utilizada dois tipos de redes neurais artificiais MLP(Multilayer

Perceptron) e IAC (Interaction Activation and Competition) Hipermídia Adaptativa O uso da informática na educação ocupa um papel de destaque, pois procura tornar a compreensão e absorção de conhecimento mais fácil e consistente. Desta forma, existe maior interesse por parte dos educadores e aprendizes dinamizando o modo de transmitir a teoria e simular a prática, tornado o aprendizado mais interessante e agradável. Atualmente vários Sistemas Hipermídia (SH) e Sistemas Tutores Inteligentes (STI) estão sendo utilizados como ferramentas de apoio à aprendizagem. No entanto, ambos ainda apresentam problemas: o Sistema Tutor Inteligente torna a tarefa excessivamente restrita ao comando do tutor, enquanto que o Sistema Hipermídia delega esta função ao usuário, deixando-o muito livre e falhando muitas vezes na tarefa de ensinar. Foi então que surgiu a Hipermídia Adaptativa (HA) para aumentar a eficácia educativa dos STI e SH, pois esta permite um meio termo entre o ensino fortemente guiado dos STI tradicionais e a livre busca do SH. Neste novo sistema utiliza-se a ação de um tutor que fornece ao aprendiz, o material a ser estudado de forma pedagógica conforme o domínio e o modelo do estudante. Para Brusilovsky, todos os sistemas de hipertexto e de hipermídia que refletem algumas características do usuário no modelo de usuário e aplicam este modelo para adaptar vários aspectos visíveis do sistema para o usuário são sistemas hipermídia adaptáveis. Ou seja, o sistema deve satisfazer três critérios: deve ser um sistema hipertexto ou hipermídia, deve ter um modelo de usuário e deve ser capaz de adaptar a hipermídia usando este modelo (isto é, o mesmo sistema pode parecer diferente aos usuários com diferentes modelos) [4]. Inteligências Múltiplas Campbell define inteligência como uma ferramenta para aprendizagem, resolução de problemas e criatividade que todos os seres humanos podem usar [3]. A Teoria das Inteligências Múltiplas (IM) é uma alternativa para o conceito de inteligência como uma capacidade inata, geral e única, que permite aos indivíduos uma performance, maior ou menor, em qualquer área de atuação. Esta teoria foi desenvolvida em 1985 por Howard Gardner [2]. As pesquisas de Gardner identificaram oito tipos de inteligências, denominadas Inteligências Múltiplas [5] : Lingüística-verbal, Lógico-matemática, Visual-espacial, Musical,

sinestésico-corporal, Interpessoal, Intrapessoal, Naturalista. A metodologia desenvolvida aqui neste trabalho para implementar a adaptação da interface adaptativa de forma a informar, desenvolver ou ensinar o conteúdo sobre câncer de mama utiliza apenas três inteligências dentre as oito citadas acima, para identificar as características dos usuários. - Lingüística-verbal: relacionada às palavras e à linguagem escrita e falada. - Visual-espacial: inclui a habilidade de criar imagens mentais e o senso de visão e a capacidade de visualização espacial de um objeto estão bastante desenvolvidos. - Sinestésico-corporal: relaciona-se com o movimento físico. Na construção deste site com interface adaptativa sobre câncer de mama essas três inteligências permitem uma maior flexibilidade na exposição dos conteúdos ao usuário, visto que se trabalha muito com textos e imagens macro e microscópicas. Metodologia Para o desenvolvimento deste sistema foi criada uma estrutura dividida em três módulos. O módulo do usuário, o módulo gerador de adaptação e o módulo de interface.

Módulo de Interface

Módulo do usuário

Módulo gerador de adaptação

Figura 1 - Comunicação entre os módulos de interface, do usuário e gerador de adaptação.

O módulo do usuário é responsável em obter os dados do usuário através de um teste de múltipla escolha. Este teste foi utilizado e desenvolvido por Celso Antunes [6], o qual apresenta 150 questões de múltiplas escolhas para a determinação das oito inteligências múltiplas. Por apresentarmos somente três IMs, faz-se necessário reduzir o número de questões utilizadas, segundo a técnica de redução feita por Barbosa [1], onde ela usou técnicas estatísticas para não perder informações importantes. Quando o usuário acessa o site, um questionário com 21 questões referentes as três IMs, é apresentado para que o mesmo responda a fim de determinar qual é a Inteligência Múltipla

dominante, assim, o site será adaptado de acordo com o resultado gerando a apresentação dos mesmos conteúdos em diferentes mídias (texto, desenho e animação). No Módulo gerador de Interface é definida em qual mídia o conteúdo será apresentado, isto é realizado através das redes neurais que modelam através das notas de IMs obtidas no módulo anterior, definindo quantos assuntos do conteúdo serão apresentados em cada mídia. Este módulo é responsável pela adaptatividade e adaptabilidade do sistema implementado usando duas redes neurais artificiais. Primeiro, uma rede MLP, responsável pela adaptatividade, que define automaticamente a quantidade de conteúdos por mídia a ser apresentada, e segundo uma rede IAC, responsável pela adaptabilidade, que modifica a quantidade de assuntos por mídia a serem apresentados de acordo com a preferência do usuário. No módulo de Interface através das informações processadas pelo módulo gerador de interface, é apresentado o conteúdo para o usuário, com o tipo de mídia para cada assunto, e então o site é elaborado para o usuário. O usuário visualiza o assunto escolhido na mídia definida pela rede neural MLP. Mas, independentemente da mídia apresentada, é dada ao usuário a opção de escolher em qual mídia ele prefere ver a apresentação, através dos botões existentes na página, então o módulo de interface muda a mídia de apresentação. No módulo gerador de adaptação através da rede IAC, responsável pela adaptabilidade do sistema, é modificada a quantidade de assuntos por mídias a serem apresentados. Todo esse processo da adaptabilidade é transparente ao usuário.

Figura 2 - Tela do menu principal mostrando os links com os conteúdos do sistema. Através da escolha do usuário no menu principal são apresentadas outras telas do sistema de acordo com a inteligência múltipla que prevaleceu no mesmo, isto não significa que o usuário poderá somente navegar pelo sistema através da IM apresentada. Nas telas do sistema aparece um botão que possibilita ao usuário trocar a apresentação para texto, desenho e animação de acordo com sua escolha. Na figura 3 é mostrada a tela de acordo com a inteligência lingüística-verbal, onde o conteúdo é apresentado em textos explicativos para o usuário. Na figura 4 o conteúdo é mostrado ao usuário através de imagens representando a inteligência visualespacial.

Resultados O sistema apresenta inicialmente um questionário com 21 questões de múltipla escolha, o qual identifica o valor das Inteligências Múltiplas presentes em cada usuário. Após o usuário responder o questionário, as marcações são transferidas para o módulo do aluno, onde as respostas são transformadas em notas, em seguida estas notas são processadas pela Rede Neural MLP que através destas informações informa o número das mídias que cada conteúdo será apresentado para o aluno, então é apresentado o menu principal do sistema como mostra a Figura 2, para que o aluno possa navegar pelo sistema.

Figura 3 - Tela do conteúdo apresentado na mídia em texto.

Figura 4 - Tela do conteúdo apresentado na mídia em desenho.

Para avaliar o sistema adaptativo desenvolvido, foram desenvolvidos dois sites: um estático e um adaptativo, os dois sites apresentam o mesmo conteúdo mudando somente a forma de apresentação. A avaliação será realizada com alunos do curso de enfermagem e medicina da UFSC. Este grupo de alunos terá acesso ao sistema estático e ao sistema adaptativo, após navegarem pelo sistema os alunos deverão responder um questionário para identificação da motivação em relação a cada um dos sistemas (Questionário utilizado, Website Motivacional Analysis Checklist – WebMac). Esta análise motivacional é importante para verificar se os sites são estimulantes, significativos, organizados e de fácil utilização.

para Sistemas Hipermídia Adaptativos. Tese de Doutorado – Programa de Pós graduação em Engenharia Elétrica, UFSC, Florianópolis, SC. 122p. [2] GARDNER, H. Estruturas da Mente, Editora Artmed, Porto Alegre, RS. [3] CAMPBELL, L.; DICKINSON, B. Ensino e Aprendizagem por Meio das Inteligências Múltiplas. 2ª Edição, Tradução: Magda França Lopes, Editora Artmed, Porto Alegre, RS, 2000. [5] GAMA, M. C. S. S.A Teoria das Inteligências Múltiplas e Suas Implicações para Educação. Disponível no site: http://www.homemdemello.com.br/psicologia/intel mult.html. Acessado em 2005.

Discussão e Conclusões 1.1 Artigos em Revistas e Anais e Capítulos A contribuição deste trabalho se traduz na implementação de uma metodologia de adaptação de interface baseada num mecanismo constituído de redes neurais artificiais e numa teoria cognitiva que determine o perfil do usuário. Com esta metodologia pretende-se contribuir com o estudo de interfaces adaptativas na criação de um ambiente rico em informações sobre câncer de mama, para auxiliar no aprendizado dos alunos da área da saúde, na obtenção de informações utilizando-se de computadores. Esse método leva em consideração o modelo do usuário, as definições de um especialista (que estabelece como deve ser aplicada a teoria das Inteligências Múltiplas) e o comportamento do usuário durante sua interação com o sistema. Este sistema utiliza uma rede neural do tipo MLP, que possibilita extrair o conhecimento do especialista a partir de exemplos associados a uma rede neural do tipo IAC que, conforme a navegação do usuário, realiza a adaptabilidade.

Referências 1. Livros e Teses [1] BARBOSA, A T. R.; 2004. Mecanismo de Adaptação Baseado em Redes Neurais Artificiais

de Livros [4] BRUSILOVSKY, P.; PESIN, L. Adaptive Navigation Support in Educational Hypermedia: An Evaluation of the ISISTUTOR. In: Journal of Computing and Information Technology,1998. [6] ANTUNES, C. Como desenvolver conteúdos explorando as inteligências Múltiplas. Editora Vozes, Fascículo 3, Petrópolis, RJ, 2001. Contato Autora: Rosele Luchesi Paim Instituto: Instituto de Engenharia Biomédica IEB UFSC Endereço: Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC. Cidade: Florianópolis – SC. País: Brasil E-mail: [email protected] [email protected]

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