Secção
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A natureza do conhecimento e da aprendizagem

De forma muito geral, nesta secção discutir-se-á os conceitos de conhecimento e de aprendizagem. Falar-se-á de algumas teorias sobre o conhecimento que, quer directa, quer indirectamente, influenciaram a construção de ambientes de aprendizagem. Seguidamente falar-se-á da natureza da aprendizagem, e de alguns tipos de aprendizagem que existem, sendo discutidas também as formas como eles influenciam a construção de sistemas. 

		
Teorias sobre o conhecimento
A maioria dos ambientes de aprendizagem destinam-se a ajudar os alunos a tornar-se mais conhecedores numa determinada área do conhecimento.  Mas, o que é conhecimento, de forma a que estes sistemas possam aumentar esse conhecimento?
Quando dizemos que sabemos algo, que tipo de afirmação estamos nós a fazer? A noção popular da ideia de "saber algo" está usualmente associada à noção de que nós acreditamos que esse algo é verdadeiro. Por exemplo, eu sei que a Princesa Diana morreu a 31 de Agosto de 1997, quer dizer que eu acredito que esse facto é verdadeiro. 
Esta visão popular é no entanto limitada e várias pessoas acreditam que a noção de "conhecimento" deve ser distinta de uma opinião ou mesmo da crença de que algo é verdadeiro. O "conhecimento" não deve, em nenhuma circunstância ser falso. Os filósofos mais ligados à epistemologia, têm tentado, desde há vários séculos, responder a questões tais como: "Como é que se adquire conhecimento?" ou "Que critérios existem para determinar a confiança que se tem no conhecimento? ou "O que é conhecimento certo?".
Assim, há que discutir algumas destas questões relacionadas com a noção de conhecimento, apresentando algumas das teorias propostas para responder às perguntas acima. O objectivo final é determinar como é que essas teorias podem influenciar o desenvolvimento de sistemas que apoiem a aquisição de conhecimento.

Historial
Uma das teorias mais antigas sobre  o conhecimento deve-se aos sofistas (século quinto antes de Cristo) que mostravam um cepticismo extremo face à possibilidade de atingir o conhecimento como algo que é necessariamente verdadeiro. A sua aproximação assentava na ideia de que se deveria olhar para o mundo, sem a preocupação de atingir o verdadeiro conhecimento. Os seguidores do sofismo deveriam ganhar disputas, aprender a falar bem e de forma convincente, e como tal, tornar-se homens bem sucedidos na vida. Protágoras foi um dos maiores pensadores sofistas tendo argumentado que o "homem é a medida de todas as coisas". Ou seja, o conhecimento no sentido estrito não é atingível e portanto os homens não deviam procurar algo que não irão encontrar, mas sim aceitar que o conhecimento é relativo à sua própria visão.
Esta forma de ver o conhecimento foi contestada por Socrates e Platão, que estavam convencidos que as pessoas só podem agir com base na verdade. Platão defendia que as afirmações das pessoas incluem termos gerais que se referem a coisas. Como tal, para que estas tenham significado, é necessário saber o que esses termos gerais significam. Mas Platão vai mais longe, no seu diálogo MENO, onde é dito que "we cannot acquire knowledge through learning", uma vez que o verdadeiro conhecimento nós já o temos sob a forma de ideias inatas e através do raciocínio.
	All right, Sophie, I´ll explain it more clearly: a gingerbread man can be so lopsided after all that baking that it can be quite hard to see what is meant to be. But having seen dozens of gingerbread men that are more or less successful, I can be pretty sure what the cookie mold was like. I can guess, even though I have never seen it. It might not even be an advantage to see the actual mold with my own eyes because we cannot always trust the evidence of our senses. On the other hand, we can rely on what our reason tells us because that is the same for everyone.
In short, we can only have inexact conceptions of things we perceive with our senses. But we can have true knowledge of things we understand with our reason.
		Sophie´s World, by Jostein Gaarder
Mais tarde, e seguindo uma visão positivista, Descartes defendeu que existe conhecimento verdadeiro (tal como o conhecimento matemático) se ele lidar com ideias inatas. Quer as teorias de conhecimento de Platão quer de Descartes assumem que através do uso da razão é possível descobrir  "conhecimento", que em nenhuma circunstância pode ser falso (uma visão racionalista do conhecimento). 
Durante o século dezassete John Locke argumentou que a teoria do conhecimento surge através dos nossos sentidos, e como tal, há que recusar por completo a hipótese de que existem ideias inatas. De acordo com Locke há duas formas de adquirir conhecimento: uma, através dos sentidos ou através de reflexão. Um outro empiricista, Berkley, argumentou que toda a nossa experiência consiste em sensações, e consequentemente nós só conseguimos apreender ideias que não existem externamente a cada um de nós. Um outro grande filosofo que recusou a visão racionalista do conhecimento foi D. Hume, que tomou uma posição descrente quanto à possibilidade de alguma vez se vir a descobrir a verdade em qualquer assunto. O argumento principal dos empiricistas é que o nosso conhecimento vem da nossa experiência.
A noção do conhecimento correcto foi contestada não só por algumas correntes filosóficas, mas também, por cientistas e investigadores que se dedicaram à história das ciências, sendo a sua contestação fundamentada em factos da própria história das ciências. 
"The history of science is replete with theories that have been thoroughly believed by the wisest men and were then thoroughly discredited."
			The Structure of Scientific Revolutions, T. Khun

A verdade é que diversas teorias científicas embora que fielmente acreditadas por ilustres pensadores e provadas com métodos formais, parecem ter sido postas em causa ao longo da história das ciências.	
Teorias actuais sobre o conhecimento e EAC
Actualmente, existem algumas teorias sobre o conhecimento que são adoptadas como suporte á construção de sistemas.  Assim, discutiremos as mais relevantes que são: o objectivismo, o construtivismo e o situacionismo.
		
O objectivismo
O objectivismo assenta na ideia de que o conhecimento é algo objectivo que pode ser aprendido. Assim, no desenho de ambientes de aprendizagem, o "engenheiro" tem que começar por especificar esse conhecimento correcto representado de certa forma no ambiente. A ideia fundamental reside na hipótese de que o mundo pode ser completamente estruturado e representado em termos de entidades, propriedades e relações, e o pensamento racional consiste em manipular esses símbolos que representam a realidade.
De facto, e segundo J. Self (Self, 95) o conhecimento que nós queremos que o aluno aprenda é, por vezes, realmente objectivo, uma vez que é definido (por nós) como correcto. Considere-se  por exemplo, a sintaxe de uma linguagem de programação ou mesmo as operações numa expressão algébrica. Por exemplo, o sistema GREATERP de (Anderson & Reiser, 1985) representa o conhecimento sobre regras de programação em LISP. 
No entanto, mesmo em domínios como estes (programação ou matemática), em que parece ser razoável a representação do conhecimento de forma objectiva, rapidamente se percebe que os problemas de aprendizagem não residem exactamente na aquisição do conhecimento objectivo, mas sim, na sua relação com conhecimento menos objectivo. Por exemplo, no caso de programação, a não está certamente na sintaxe da linguagem mas sim nos aspectos de conceptualização de um programa, do seu desenho, da compreensão da semântica da linguagem ou mesmo da sua depuração. 

O construtivismo
A visão que é normalmente considerada como a oposta ao objectivismo é denominada de "construtivismo". A ideia fundamental é que o significado das coisas é imposto (ou construído) no mundo por nós mesmos. É dado especial destaque aos processos de aprendizagem como estruturações do mundo de forma a que cada aprendiz construa o seu significado. Assim, no construtivismo, nega-se qualquer forma objectiva e exacta de representar esse mundo.
Como já foi dito no capítulo anterior, um dos projectos bastante conhecidos que podemos dizer adopta parcialmente uma visão construtivista do conhecimento é o famoso LOGO. Mas, tal como o LOGO, os micromundos, e ambientes de exploração onde os alunos não são ensinados mas têm à sua disposição ferramentas para construir os seus significados do mundo, baseiam-se numa visão construtivista da aprendizagem.

O situacionismo
"Practice cannot be reduced to theory"		
		W. Clancey, 1993

No final dos anos 80, início dos anos 90, surgiu uma forte corrente na comunidade ligada à Inteligência Artificial na Educação que recusava as aproximações objectivistas, considerando que o processo de aprendizagem tem que ser situado num mundo real. Esta visão, chamada situacionismo tem como ideia base:
"O conhecimento não é independente, mas sim situado, constituindo um produto de actividade, contexto e cultura no qual é desenvolvido."
Desta forma o conhecimento não pode ser visto como estruturas que existem  na memória, ou mesmo independentes da mente e representado objectivamente, mas sim encarado como a capacidade de agir, desenvolvida durante o processo de interacção com os outros e com o ambiente. Ou seja, o conhecimento é situado. Estes investigadores recusaram os fundamentos da IA  que davam ênfase ao processamento simbólico (baseado fundamentalmente no trabalho de (Newel & Simon, 72)) como representação de realidades psicológicas.  Como tal, os situacionistas, tal como os construtivistas,  põem em causa a aproximação objectivista do conhecimento certo e representado, argumentando que as representações de conhecimento são isso mesmo, representações, e como tal não devem ser confundidas com conhecimento. 
Embora que esta visão esteja muito em debate na comunidade de Inteligência Artificial na Educação (IA&ED), o facto é, que poucos sistemas há que se possam dizer terem sido desenvolvidos de acordo com esta filosofia. Em termos gerais, podemos pensar que seguindo esta aproximação irá implicar que na construção de ambientes de aprendizagem, o espaço físico e social dos intervenientes será usado nessa construção, e ele mesmo desenhado.
Em (Clancey 1993) são apresentados alguns princípios de desenho de sistemas, de forma seguir uma aproximação situacionista. Estes são: 
•	O desenho deve ser baseado em equipas multi-disciplinares com vários tipos de intervenientes e utilizadores.
•	O desenhador do sistema deve adoptar uma visão global do contexto no qual o sistema irá ser usado.
•	Deve haver empenhamento na criação de soluções efectivas para os problemas reais.
•	O desenhador deve ter em conta que o sistema é também destinado a facilitar a interacção entre pessoas.
•	Ter consciência de que a transparência e a facilidade de utilização é uma relação entre o sistema e a comunidade de praticantes.
•	Estabelecer uma relação entre os modelos dos sistemas de IA&ED com a prática do dia a dia, de forma que seja possível dar significado ao representado no sistema.
•	Há que ver o grupo como uma unidade psicológica.

No entanto, esta aproximação à aprendizagem foi grandemente contestada por diversos elementos da comunidade cientifica ligada à IA&ED, nomeadamente em (Sandberg & Wielinga, 91). De acordo com  (Sandberg & Wielinga, 91), Clancey na sua teoria de aprendizagem situada, comete alguns erros e toma algumas hipóteses que não são realmente válidas. 
		
A aprendizagem
Ligada à noção de conhecimento está a noção de aprendizagem. De uma forma geral, nos mais variados dicionários surgem definições de aprendizagem que tentam dar a ideia de que esta está relacionada com a adaptação ao meio. Um exemplo de uma destas definições é o seguinte: “Método que consiste em estabelecer ligações entre certos estímulos e determinadas respostas, e cujo resultado é aumentar a adaptação do ser vivo ao seu meio ambiente.”  Em geral, as perguntas que surgem relativamente à aprendizagem são:
•	Qual a natureza da aprendizagem?
•	Como é que se aprende?
•	Quais são os critérios para julgar a aprendizagem?
•	Os sistemas de apoio à aprendizagem deverão ter que guiar, ensinar ou treinar o aluno?
Podemos dizer que o estudo da aprendizagem, por si, tem sido visto como o âmago de toda a psicologia. William James em 1870 referiu-se à aprendizagem como “o enorme volante da sociedade”.  Mesmo a origem da psicologia, como área de estudo independente, não só está ligada à filosofia que lhe deu origem, como também ao estudo da aprendizagem. W. Wundt que montou o primeiro laboratório de psicologia experimental na Europa, foi grandemente influenciado pela filosofia do conhecimento, mas estando mais interessado no estudo das experiências associadas ao conhecimento de forma a torná-las o mais cientificas possível. O argumento principal do seu trabalho baseia-se na ideia de que existem os elementos básicos , chamados “átomos” da mente humana são unidos por associações, e que descrevem o que as pessoas sabem, podendo estas associações ser obtidas por introspecção. 
Em 1910, em Frankfurt, surge um grupo de psicólogos liderados por Max Wertheimer que iniciou a escola da psicologia da gestalt. O gestaltismo” nega que os fenómenos possam ser isolados em si . Assim, argumentam contra a ideia de átomos e associações defendendo que esse tipo de aproximação impede de se ter uma noção de totalidade da experiência humana.
“O todo é mais que as partes”
M. Wertheimer
Obviamente que esta aproximação vai contra as ideias de “átomos” e associações. Assim, tal como com o conhecimento, as teorias sobre a aprendizagem exaltaram ânimos e fizeram surgir rivalidades, existindo ainda hoje alguns debates acesos.
Pode mesmo considerar-se que há actualmente duas correntes fortes sobre a aprendizagem. Por um lado, existem os teóricos da associação que consideram a aprendizagem com o resultado de ligações (associações) entre estímulos e respostas. Por outro lado, temos os cognitivistas que vêm a aprendizagem como uma reorganização de percepções permitindo que se apreendam novas relações e se ganhe a compreensão do mundo. Segundo 	(Sprinthall & Sprinthall 90) estas duas perspectivas correspondem a dois lados de uma controvérsia que dividiu o campo da psicologia, desde o seu início: o comportamentalismo e a psicologia de gestalt. 

O s comportamentalistas
O pai do comportamentalismo foi John Watson, que embora por um lado atacasse a ideia de Wundt de que a introspecção era o objecto científico usado para obter resultados, por outro lado,  fundamentou a sua teoria na ideia de associações, tal como Wundt. Num dos mais importantes artigos de Watson é argumentado que o comportamento é o verdadeiro objecto da psicologia, e que a única coisa que é observável é o comportamento. 
A aprendizagem para os comportamentistas podia ser explicada com base no comportamento, ou seja, a associação entre estímulos e respostas, formando padrões de respostas observáveis. Embora os estudos efectuados pelos comportamentalistas tenham sido efectuadas fundamentalmente em animais, gatos, ratos e pombos, os resultados por eles obtidos foram generalizados aos humanos. Assim, para eles, o conhecimento reduz-se a respostas musculares, físicas, e como tal, não a um exercício mental. Por exemplo, para eu ir daqui de casa à Universidade não uso a minha mente para controlar os meus actos mas sim os meus braços e pernas que me conduzem até à Universidade. Por outro lado, a aprendizagem dessas acções não é feita através de palavras: não se ensina uma criança a atar os atacadores dos sapatos por palavras mas sim por demonstração e prática.  Logo, a aprendizagem segundo os comportamentalistas podia ser explicada com base no condicionamento, ou seja, a associação entre estímulos e respostas. 
O trabalho de Watson influenciou quer directa quer indirectamente psicólogos da época, nomeadamente Thorndike e Pavlov. Thorndike via a aprendizagem como uma serie de ligações estímulo resposta podendo estas ligações ser fortalecidas ou enfraquecidas. Foi ele que postulou três leis da aprendizagem que dizem o seguinte:
1.	A lei da prontidão- em que os agentes para aprenderem devem estar num estado de prontidão neurológica;
2.	Lei do exercício: quanto mais uma ligação for utilizada mais forte se torna. Esta lei baseia-se na ideia de que a prática leva à perfeição.
3.	Lei do efeito- uma ligação é fortalecida se for seguida de uma satisfação ou recompensa. Esta lei indica a importância da motivação na aprendizagem. 

Por seu turno, o psicólogo russo Pavlov, estudou as relações entre estímulos e respostas de forma a provar que a aprendizagem pode ocorrer através do condicionamento. 
Tal como Watson, Skinner estudou o comportamento humano realçando a forma como o organismo aprende, independentemente do potencial genético e do estado de desenvolvimento físico e psicológico. Assim a aprendizagem era vista como o resultado de um condicionamento. Skinner foi talvez o mais famoso dos comportamentalistas americanos, e aquele que mais impacto teve na construção dos iniciais ambientes computacionais para a aprendizagem. Skinner acreditava firmemente que que os comportamentos constituíam de factos a ser usados na psicologia. Em 1938 concebeu um sistema de análise de respostas (ou análise do comportamento) que lhe permitia estabelecer regras sobre a aprendizagem humana.
Não se preocupando com o que se passava no interior dos agentes animais, nem com o seu estado emocional, motivacional ou neurológico,  Skinner defendia que a mente não é relevante para a compreensão.  Segundo a sua teoria, a aprendizagem pode ser vista como uma relação entre estímulos(E) e respostas ( R) e o reforço ocorre quando a resposta é seguida de um estímulo reforçador. No entanto, para Skinner o reforço não oferece ao agente que aprende uma recompensa nem sequer sentimentos de satisfação. 
Na teoria apresentada o reforço é dividido em dois tipos: o reforço positivo que é qualquer estímulo que quando acrescentado à situação aumenta a probabilidade de ocorrência de resposta e o reforço negativo que é um estímulo que quando retirado da situação aumenta a ocorrência de resposta. 
O outro conceito que suportava a teoria de Skinner era o de reforço condicionado, que consiste num estímulo que não é inicialmente reforçador mas pode tornar-se reforçador através da apresentação repetida de um estímulo reforçador. Por exemplo, se premir uma tecla há a produção de comida e de luz, e por associação com a comida a luz fica com o poder de refrorçar. Assim, uma sequência de acontecimentos para estabelecer o reforço condicionado é:
•	Resposta;
•	Estímulo neutro (a luz);
•	Reforço primário.

Esta ideia de reforço foi utilizada na conceptualização das máquinas de ensinar que apresentadas na secção anterior. 
		
O cognitivismo

Max Wertheimer foi o fundador do gestaltismo. Segundo Wertheimer era inútil estudar pequenas parcelas como o comportamento de um individual pois era mais necessário ter uma visão mais global do todo. Diferentemente dos comportamentalistas, que estudavam fundamentalmente o comportamento em animais, Wertheimer dedicou-se ao estudo de como as crianças aprendem. Argumentando contra o uso da memorização, tentava que as crianças alcançassem uma compreensão do mundo.
Mas, um dos mais influentes dos cognitivistas da época foi Brunner, que defendia que o objectivo maior do ensino é o de fazer compreender a estrutura dos domínios do conhecimento. A ideia é que quando um aluno compreende a estrutura de um dado domínio do conhecimento, então consegue vê-la de forma relacionada, permitindo-lhe ainda relacioná-la com outros domínios. 
Brunner desenvolveu uma teoria onde apontava alguns princípios de como a instrução deveria ser efectuada, para levar os alunos a compreender os domínios ensinados. Os princípios de Brunner são: motivação; estrutura; sequência e reforço.
Principio da motivação especifica as condições que necessárias para motivar um aluno para a aprendizagem. Brunner acreditava na ideia do reforço, e no facto de que reforços  ou motivações externas podem aumentar a motivação. 
	Brunner sugere que as crianças são muitas vezes demasiado curiosas; são incapazes de se fixar numa actividade. A sua curiosidade leva-as a saltarem de uma actividade para outra numa sucessão rápida, e esta curiosidade tem, efectivamente, que ser canalizada para um percurso intelectual mais poderoso. Jogos sob a forma de questões ajudam a desenvolver numa criança um sentido de curiosidade disciplinada.
	Sprinthall & Sprinthall 

O  desenvolvimento cognitivo de Piaget
Mas a nossa compreensão do poder cerebral e da aprendizagem mudou profundamente com o trabalho de Piaget, podendo mesmo dizer-se que se assistiu a uma verdadeira revolução na aprendizagem. Houve épocas em que se defendia que a inteligência era determinada antes de qualquer aquisição de conhecimento sendo os factores genéticos os que mais influência tinham na inteligência da criança. Esta aproximação implicava que pouco havia a fazer pois as crianças já estavam condenadas desde a nascença como "pouco inteligentes".  
O trabalho de Piaget sobre o desenvolvimento cognitivo contrasta com esta visão centrada na influência genética como factor de determinação da  inteligência. O seu principal argumento era que o crescimento e o desenvolvimento ocorrem de acordo com uma sequência invariante de níveis. Estes níveis de crescimento constituem períodos de mudança que a  criança tem que atravessar. Piaget dividiu estes níveis da seguinte forma:
•	Idades entre 0  e 2 (nível "Sensory-Motor), que é caracterizado pela experiência immediate através dos sentidos e da interacção entre o meio.
•	Idades entre 2 e 7 (nível Intuitive-Pre-operational), que é caracterizado pela transformação qualitativa do pensamento, existindo já imagens mentais. Neste nível a aprendizagem é intuitiva.
•	Idades entre os 7 e 11 (Concrete operational), que é caracterizado pela compreensão de relações funcionais e de lógica, podendo as crianças medir, pesar e calcular quantidades.
•	Idades entre os 11 e 16 (nível "Formal operational") onde já conseguem testar hipóteses, e se encontra meta-cognição e múltiplas representações.		
A mudança entre estes níveis é o resultado de processos de aprendizagem que se baseiam em dois tipos de mudança: a assimilação e a acomodação. Piaget argumentou que estas mudanças só são efectuadas através de um equilíbrio entre as antigas crenças da criança e as novas percepções e experiências. 	Por outro lado, considerou que estes processos de mudança são o resultado das acções da criança. 

		
Bibliografia da aula

(Self 95) Self, John “Computational Mathetics”, Technical Report, University of Leeds, 1995.

(Popkin & Stroll, 86) Popkin, Richard & Stroll, Avrum,  "Philosophy Made Simple", Butterworth-Heinemann Ltd, 1986.

(Gaarder , 91) Gaarder, Jostein "Sophie´s World" Phoenix, 1991.

(Anderson & Reiser, 1985) Anderson, John & Reiser, B., The LISP Tutor, Byte, 10, 159-175, 1985.
(Sprinthall & Sprinthall 90) Sprinthall, Norman & Sprinthall Richard “Psicologia Educacional”, McGrawHill, 1990.
(Norman 93)  Norman, Donald “Some observations on Mental Models”, em Mental Models, Ed. Dedre Gentner & Albert Stevens, 1983.