Como a Tatuu decide

O que a Tatuu decide e o que fica com o professor

A Tatuu prepara as atividades, ajusta a dificuldade e organiza os dados. Ela não faz diagnóstico e não substitui o professor: as decisões pedagógicas continuam com ele. No perfil do estudante, o professor pode travar o nível, e aí a regra automática deixa de mudá-lo. Ele também escolhe quais modelos de atividade ficam ligados e cadastra os temas de interesse, em ordem de preferência.

São 53 modelos de atividade, cada um ligado a uma área de desenvolvimento. Alguns deles:

Os temas de interesse que o professor pode cadastrar são 13: esportes, roupas e cores, animais, objetos do dia a dia, alimentos, transportes, natureza e estações, emoções, rotina do dia, ações, corpo, lugares e formas.

Os três níveis

Todo estudante está em um de três níveis: suporte, manutenção ou desafio. O nível muda o tamanho da tarefa: quantas figuras, quantas opções, quantas rodadas. Dois exemplos tirados da tabela de quantidades do motor:

A ideia de fundo é a zona de desenvolvimento proximal de Vygotsky: manter a tarefa num ponto em que o estudante consegue avançar com a ajuda certa, sem ficar fácil demais nem difícil demais.

Quando o nível muda

Depois de cada atividade terminada, no aparelho ou corrigida no papel, a Tatuu olha as 3 últimas atividades feitas pelo estudante. Ela soma os acertos e os erros dessas três e calcula a taxa de acerto. Também calcula o tempo médio de resposta delas e compara com o tempo normal do próprio estudante: a mediana do tempo médio das 10 atividades anteriores a essas três.

As regras são testadas nesta ordem, e vale a primeira que servir:

1. Vai para o suporteSe mais de 60% das respostas forem erros, ou se o tempo médio das 3 últimas passar de 1,5 vez o tempo normal do estudante.
2. Sobe um nívelSe houver mais de 80% de acertos, o tempo estiver caindo (igual ou abaixo do tempo normal) e houver pelo menos 2 atividades na conta. Do suporte vai para a manutenção; da manutenção, para o desafio. Nunca pula do suporte direto para o desafio.
3. Fica na manutençãoSe os acertos estiverem entre 50% e 80%, inclusive. Isso também vale para quem estava no desafio: ele volta para a manutenção.
4. Não mudaNos outros casos: por exemplo, acertos entre 40% e 50%, ou mais de 80% de acertos sem o tempo cair.

Quando ainda não existe histórico para calcular o tempo normal, o tempo não pesa: vale só a taxa de acerto. Se o professor travou o nível, nada disso é aplicado.

Quando o nível muda, a mudança fica registrada no histórico do estudante, com o motivo. As atividades que estavam na fila automática foram montadas no nível antigo, então saem da fila e são trocadas por novas. As que o professor criou à mão continuam.

O subnível

Dentro de cada nível existe um ajuste fino, o subnível, que vai de 1 a 3 e começa em 2. Ele soma ou tira um item das quantidades da tarefa, um passo de cada vez, sempre dentro de limites: por exemplo, o número de opções fica entre 2 e 5, e o de pares da memória, entre 2 e 6.

O subnível só se move nas pontas, onde não há nível para onde ir:

• no desafio, com mais de 80% de acertos e o tempo caindo, sobe um passo (até 3);
• no suporte, com mais de 60% de erros, desce um passo (até 1).

Sempre que o nível muda, o subnível volta para 2.

A escolha do tema

Quando uma atividade é criada sozinha, sem tema definido, a Tatuu escolhe o tema pela regra que a equipe chama de "melhor escolha". Para cada tema da lista de interesses do estudante, ela calcula uma pontuação e fica com a maior:

A posição começa em zero para o tema preferido. Sem histórico no tema, a taxa de acerto conta como 0,5. O sorteio pequeno evita que a escolha fique sempre igual quando dois temas empatam. Se o estudante não tem nenhum tema cadastrado, o tema é Formas. E se o tema escolhido não tiver figuras suficientes para montar aquela atividade, ela é montada com formas.

Quando o próprio estudante escolhe o tema no aparelho, essa escolha manda: a fila automática é refeita com o tema que ele escolheu.

A ordem das atividades: planejamento por A*

A Tatuu mantém uma fila de atividades prontas no aparelho do estudante. A sequência dessa fila, e também a dos kits de fichas e das atividades para casa, sai de uma busca A* (Hart, Nilsson e Raphael, 1968): cada passo da sequência é um par (modelo, tema), e a busca procura o caminho de menor custo.

O custo de um passo

• Afastamento da faixa de 75%: 2,5 × |p − 0,75|, em que p é a chance estimada de o estudante acertar aquele modelo. O custo é menor para modelos nem fáceis nem difíceis demais para ele.
• Peso do tema: 0,15 × posição do tema na lista de interesses + 0,5 × (1 − taxa de acerto no tema), com 0,5 quando não há histórico.
• As penalidades de repetição empurram a sequência para a variedade de modelos e temas.

A chance de acerto: média bayesiana com peso 8

Com poucas respostas, a taxa de acerto de um estudante num modelo oscila muito. Por isso a estimativa mistura o histórico dele com o de todos os estudantes da plataforma no mesmo nível, como se houvesse 8 respostas a mais com a média geral:

Tudo é contado no nível atual do estudante. Se ainda não há dados gerais do modelo naquele nível, a taxa geral conta como 0,75.

Heurística admissível

A heurística do A* é o número de passos que faltam multiplicado pelo menor custo que um passo pode ter: 1 + o menor afastamento entre os modelos ligados + o menor peso entre os temas. Como as penalidades de repetição nunca são negativas, nenhum passo custa menos do que isso, e a heurística nunca superestima o custo que falta. Com uma heurística admissível, o primeiro caminho completo que o A* tira da fila é o de menor custo.

Blocos de 2 a 4 passos

A busca não planeja a fila inteira de uma vez. Ela planeja em blocos, e cada bloco começa de onde o anterior parou. O tamanho do bloco depende de quantas combinações existem (modelos ligados × temas de interesse): até 20 combinações, blocos de 4; até 40, blocos de 3; acima disso, blocos de 2. A contagem de quantas vezes cada modelo e cada tema já foram usados passa de um bloco para o outro, para a variedade valer na sequência inteira.

Limite de 1.500 expansões

Para não estourar memória nem tempo no servidor, se a busca passar de 1.500 expansões ela termina o caminho de forma gulosa: a cada passo, fica só com o próximo passo mais barato.

Duas consequências honestas desse desenho: o menor custo é garantido dentro de cada bloco, não na sequência inteira; e, quando a conclusão gulosa entra em ação, a garantia de menor custo deixa de valer para aquele bloco.

A dica depois de 2 erros seguidos

Durante a atividade, o aparelho conta os erros seguidos. No segundo erro seguido, a Tatuu destaca na tela onde está a resposta certa e escreve "Olhe a dica: é este aqui." Um acerto zera a contagem, e mostrar a dica também. O estudante pode pedir a dica antes, no botão "Não sei".

As dicas usadas são contadas e vão no resultado da atividade, para o relatório. Elas não entram na regra de nível, que usa só acertos, erros e tempo.

A leitura do olhar, no próprio aparelho

A leitura do olhar é um recurso experimental e opcional, que a escola liga para cada estudante. Ela usa o MediaPipe Face Landmarker, do Google, rodando no navegador do próprio aparelho. A biblioteca e o arquivo do modelo são baixados da internet; as imagens da câmera, não: cada quadro é lido ali mesmo, e nenhuma imagem sai do aparelho nem é gravada. Só a posição do olhar vira número.

• Em cada quadro, o modelo encontra a íris e os cantos de cada olho. A Tatuu calcula onde a íris está dentro de cada olho e junta isso com a posição da cabeça.
• Calibração em 9 pontos: o estudante olha para um quadrado laranja que aparece em 9 posições da tela, numa grade de 3 por 3. Uma regressão com regularização leve aprende a ligar a posição dos olhos ao ponto da tela. Se o rosto não aparece o bastante, a calibração para e pede luz e rosto de frente.
• Conferência em 4 pontos: depois, aparecem 4 quadrados novos, e a Tatuu mede a distância média entre onde ela acha que o estudante olhou e onde o quadrado estava. Abaixo de 8% da diagonal da tela, a leitura é boa; abaixo de 15%, média; acima disso, fraca. Se ficar fraca, a calibração é repetida uma vez.
• No modo de responder com o olhar, a resposta é escolhida quando o olhar fica parado sobre ela por 1,3 segundo, com uma barra que enche aos poucos. O toque continua valendo o tempo todo.
• Em qualquer modo, os pontos do olhar alimentam o mapa do olhar do relatório: onde o estudante mais olhou na tela.

A correção da ficha em papel por QR code

Toda atividade pode virar uma ficha A4 para imprimir. Uma ficha impressa não vai para o aparelho: fica esperando a correção. No pé da folha há um QR code que abre a tela de correção daquela ficha na plataforma, para quem estiver conectado como profissional da escola.

O professor aponta a câmera do celular para o QR code, marca o que o estudante fez no papel, informa quanto tempo levou e a ajuda de que ele precisou (sem ajuda, verbal, gestual ou física). A Tatuu confere com o gabarito da atividade e conta acertos e erros. O tempo médio de resposta é o tempo informado dividido pelo número de respostas.

A partir daí, a ficha conta como uma atividade feita, com a marca de que foi no papel: entra na regra de nível da seção 03 e no relatório do estudante.

Limites

• O olhar é experimental. A qualidade depende da luz do ambiente, da câmera do aparelho e de o estudante ficar de frente para a tela. Por isso a Tatuu mede a qualidade na conferência e o toque nunca é desligado.
• As regras de nível são heurísticas. Os limites de 60%, 50%, 80%, de 1,5 vez o tempo normal e a janela de 3 atividades foram definidos pela equipe a partir da prática. O mesmo vale para os pesos da escolha do tema e do custo do A*. Eles ainda precisam ser validados com mais estudantes.
• O projeto-piloto teve poucos alunos. Os resultados dele mostram um caminho, não permitem generalizar.
• O A* garante o menor custo segundo a função de custo definida acima, e só dentro de cada bloco. Isso não quer dizer que a sequência seja a melhor do ponto de vista pedagógico: quer dizer que ela segue os critérios escritos aqui.
• A regra de nível não leva em conta as dicas usadas nem a ajuda informada na correção em papel. Essas informações aparecem nos relatórios para o professor interpretar.

Referências

• VYGOTSKY, L. S. A formação social da mente. São Paulo: Martins Fontes. (Sobre a zona de desenvolvimento proximal.)
• HART, P. E.; NILSSON, N. J.; RAPHAEL, B. A formal basis for the heuristic determination of minimum cost paths. IEEE Transactions on Systems Science and Cybernetics, v. 4, n. 2, p. 100–107, 1968.
• BRASIL. Lei nº 13.146, de 6 de julho de 2015. Lei Brasileira de Inclusão da Pessoa com Deficiência (Estatuto da Pessoa com Deficiência).
• BRASIL. Lei nº 13.709, de 14 de agosto de 2018. Lei Geral de Proteção de Dados Pessoais (LGPD).
• BRASIL. Lei nº 12.764, de 27 de dezembro de 2012. Institui a Política Nacional de Proteção dos Direitos da Pessoa com Transtorno do Espectro Autista.
• GOOGLE. MediaPipe Face Landmarker. Documentação. Disponível em: ai.google.dev/edge/mediapipe/solutions/vision/face_landmarker.