Titulo Estágio
Desenvolvimento de um chatbot para apoiar a aprendizagem de programação
Áreas de especialidade
Sistemas Inteligentes
Local do Estágio
DEI-FCTUC
Enquadramento
Muitos estudantes apresentam dificuldades para compreender e utilizar os conceitos de introdução à programação. Para superar esses desafios é preciso oferecer ao aluno suporte constante ao longo da sua aprendizagem, com a explicação de conceitos e auxílio na correção dos seus algoritmos que apresentem problemas. No entanto, muitas vezes a capacidade de ajuda do professor é limitada devido à quantidade de alunos, sendo este problema maior em situações de aulas remotas.
O uso da inteligência artificial (IA) pode contribuir para mitigar parte dos problemas acima. Um exemplo de aplicação da IA são os chatbots, programas que permitem a comunicação em linguagem humana e que podem ser utilizados para auxiliar os seus utilizadores na realização de diferentes ações. Isso é possível devido a técnicas de Processamento de Linguagem Natural (Natural Language Processing - NLP), que possibilitam ao chatbot compreender o que o humano deseja expressar e dar uma resposta adequada.
Quando aplicados à educação, os chatbots podem apoiar o processo de ensino e aprendizagem, pois o estudante pode interagir com o bot para esclarecer dúvidas, bem como receber auxílio no sentido de melhorar as suas estratégias de aprendizagem. Um outro benefício dessa tecnologia é que pode beneficiar um elevado número de estudantes sem custos adicionais.
Assim, esta proposta de estágio encontra-se neste domínio de investigação, e visa a construção de um chatbot para dar suporte ao processo de aprendizagem de programação. Esse recurso será incorporado num ambiente de aprendizagem mediado por tecnologia (do inglês computer-based learning environment - CBLE) que se encontra em desenvolvimento (utiliza o framework Angular e backend em Python). Este ambiente tem por objetivo possibilitar que os estudantes realizem atividades práticas de programação, enquanto recebem apoio pedagógico.
Será de competência do chatbot monitorar o processo de escrita dos algoritmos dos estudantes e oferecer ajuda quando necessário. Para além de um suporte específico de programação, busca-se também dar apoio para que os estudantes desenvolvam as suas estratégias de aprendizagem. Assim, ao longo do uso do CBLE, o chatbot também realizará ações suportadas em teorias e processos educacionais que servirão de treino para o estudante aperfeiçoar seus processos metacognitivos, cognitivos e motivacionais.
Objetivo
O estudante que vier a assumir esta proposta de projecto deverá:
. Investigar trabalhos na literatura que tenham finalidades semelhantes, para identificar as estratégias metodológicas empregadas, bem como os seus aspetos positivos e negativos
. Familiarizar-se com o ambiente de aprendizagem mediado por computador em que o chatbot será implementado;
. Planear e implementar o chatbot (possivelmente na linguagem de programação Python), o que incluirá uma familiarização com tecnologias a utilizar e uma recolha e organização dos dados que suportarão o chatbot;
. Integrar o chatbot no ambiente de aprendizagem, como prova de conceito;
. Efectuar a avaliação do chatbot em relação aos princípios de usabilidade e efetividade quanto aos seus objetivos;
. Escrever artigo(s) científico(s) e submeter a conferências ou revistas da área.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
. Revisão da literatura sobre chatbots para apoiar o processo de ensino e aprendizagem de programação;
. Estudo da arquitetura e artefatos de software do ambiente de aprendizagem mediado por computador;
. Estudo sobre as tecnologias que serão utilizadas (e.g., Angular, Javascript, técnicas de machine learning, plataformas para o desenvolvimento de chatbots, entre outras);
. Identificação de requisitos do chatbot a incluir no ambiente de aprendizagem;
. Definição do protótipo correspondente ao chatbot que se pretende implementar;
. Escrita do relatório intermédio.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
. Desenvolvimento do chatbot;
. Integração na plataforma;
. Avaliação e validação do chatbot com utilizadores reais;
. Escrita de artigo(s) científico(s) sobre o projeto;
. Escrita da dissertação final.
Condições
O estágio poderá ser financiado através de uma bolsa de investigação destinada a estudantes de mestrado (duração de 10 meses e o valor definido pela FCT para licenciados).
Observações
O estágio será co-orientado pelo Prof. Hugo Oliveira e pelo estudante de doutoramento Leonardo Soares e Silva.
Orientador
António José Mendes
toze@dei.uc.pt 📩