A pesquisa em Ciência Cognitiva mostra que programadores experientes possuem a habilidade em resolver problemas, identificando metas e criando planos mentais de programação. Por outro lado, pesquisadores concordam que a maior dificuldade enfrentada por estudantes no aprendizado de programação é a de construir planos mentais de programas. Aprendizes, dispondo de seu conhecimento prévio e da linguagem de programação para construírem programas, são capazes de criar apenas soluções naturais, próprias para execução fora do contexto do computador. Tais soluções diferem de planos de programação por não considerarem aspectos computacionais. Assim, os problemas mais proeminentes no aprendizado de programação parecem estar situados ao longo de dimensões cognitivas. Como uma proposta para minimizar o problema apresenta-se, nesta tese, um Modelo de Processo de Construção de Programas para Aprendizes em Programação. O modelo é proposto como uma ferramenta cognitiva, definida na literatura como aquela que auxilia pessoas a executarem atividades mentais que não podem ser observadas diretamente ou que podem ser pouco observáveis, tais como ajudar a pensar, conhecer ou aprender. Para representação do modelo é definida a linguagem LPC (Linguagem de Programação Cognitiva), baseada em planejamento hierárquico da Inteligência Artificial. A LPC descreve componentes e estratégias para planejamento em programação algorítmica que, manipulados pelo aprendiz, visam promover aconstrução de conhecimento cognitivo em programação. Os elementos-chave da linguagem LPC são os planos de programação que, combinados, podem representar soluções para problemas de programação. Planos de programação são modelados a partir de padrões elementares de programação da área de Padrões Pedagógicos (PP, 2001) ) O modelo foi implementado por meio de dois sistemas: (i) a BibPC, Biblioteca para Programação Cognitiva, a qual é capaz de capturar conhecimento de planejamento em programação de forma reutilizável para uso e expansão por educadores; e (ii) o TutorC, um ambiente para aprendizagem de programação em linguagem C, o qual disponibiliza ao aprendiz, componentes de planejamento e de implementação de programas. O modelo proposto foi aplicado em sala de aula e laboratório para um grupo de alunos criteriosamente selecionado. Esta aplicação teve como objetivo realizar uma avaliação preliminar do potencial do Modelo de Processo de Construção de Programas proposto para aprendizes. Análises estatísticas por meio de histogramas e gráficos de distribuição normal das notas obtidas, antes e depois da aplicação, mostraram um aumento no desempenho dos estudantes.

The research in Cognitive Science shows that experienced programmers have ability in problem solving, identifying goals and creating mental programming plans. On the other hand, researchers agree that the biggest difficulty faced by students in programming learning is to construct mental programming plans. Novices, making use of their background knowledge and a programming language to construct programs, are capable of creating only natural and proper solutions for execution outside of computer context. Such solutions differ from programming plans, since they do not consider computational aspects. So, the most prominent problems in programming learn seemed to fall along the cognitive dimensions. As a proposal to overcome this problem, it is presented in this thesis, a Process Model of Program Construction for Novices. The Model is proposed as a cognitive tool, defined in the literature as one that assists people to execute mental activities that can not be directly observed or that can little be observed, such as to help think, to know or to learn. To represent the Model, it is specified a language based in Hierarchical Planning of Artificial Intelligence, the Language of Cognitive Program (LPC). The LPC describes planning components and strategies for procedural programming to be used by novices and thus, to contribute for construction of programming cognitive knowledge. The key-elements of LPC language are programming plans that arranged, canrepresent solutions for programming problems. Programming plans are modeled from elementary programming patterns of the Pedagogical Patterns research area. ) The Model was implemented by means of two systems: (i) the BibPC, Library for Cognitive Programming, which is able to capture reusable programming planning knowledge for use and expansion by educators and (ii) the TutorC, an environment for C programming learning, which supplies programming planning components for novices plan and implement programs. The proposed model was applied in classroom and laboratory for a selected group. This application allowed a preliminary evaluation of the Process Model of Program Construction for Novices. Statistical analyses by means of histograms and normal distribution graphs of test notes, before and after the application, showed an increase in the student's performance.