Disserta o de mestrado
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Dissertação de Mestrado. ROSETA: INFRA-ESTRUTURA COMPUTACIONAL PARA CONSTRUÇÃO DE AMBIENTES DE AVALIAÇÃO COGNITIVA ATRAVÉS DE JOGOS PSICOPEDAGÓGICOS. Aluno: André Luiz Antunes de Moraes andremoraes78 @gmail.com Orientadores: Prof. Claudia Lage R. Motta, D. Sc

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Presentation Transcript


Disserta o de mestrado

Dissertação de Mestrado

ROSETA: INFRA-ESTRUTURA COMPUTACIONAL PARA CONSTRUÇÃO DE AMBIENTES DE AVALIAÇÃO COGNITIVA ATRAVÉS DE JOGOS PSICOPEDAGÓGICOS

Aluno: André Luiz Antunes de Moraes

[email protected]

Orientadores:

Prof. Claudia Lage R. Motta, D. Sc

Prof. Lilian Markenzon, D. Sc


Agenda

Agenda

  • Contextualização

  • Problema

  • Proposta

  • Solução

  • Validação e Estudos de Caso

  • Considerações Finais e Trabalhos Futuros

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Introdução

“Tudo é loucura ou sonho no começo. Nada do que o homem fez no mundo teve início de outra maneira — mas já tantos sonhos se realizaram que não temos o direito de duvidar de nenhum.”

Monteiro Lobato

André Luiz Antunes de Moraes


Contextualiza o

Contextualização

  • Crianças com déficit cognitivo

    • São excluídas e marginalizadas socialmente...

    • ...portanto é dever da ciência criar soluções que auxiliem na sua reabilitação

  • Jogos educativos

    • Estimulam o aprendizado ...

    • ...e são importantes ferramentas de trabalho para os profissionais que tentam reabilitá-las...

André Luiz Antunes de Moraes


Contextualiza o1

Contextualização

  • O uso de jogos psicopedagógicos e de metodologias adequadas auxiliam no desenvolvimento cognitivo

  • Técnicas de estímulo ao aprendizado são incorporadas a esses jogos

    • Metacognição (Elaboração Dirigida, Seminério)

    • Mediação em fases pré-estabelecidas (Fio Condutor, Marques)

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Modelo de Reabilitação Cognitiva

Metodologia e Técnicas de Aprendizagem

Elaboração

Dirigida

Fio Condutor

Especialistas e Avaliadores

Jogos Psicopedagógicos

Reabilitação

Cognitiva

André Luiz Antunes de Moraes


Contextualiza o2

Contextualização

  • O desafio é levar esses jogos físicos e esse tratamentos para ambientes computacionais com o objetivo de...

    • Democratizar o tratamento

    • Melhorar os resultados da avaliação cognitiva através do uso da computação

  • Portanto, facilitar a construção desses ambientes, torna-se imperativo para a conclusão desse desafio

André Luiz Antunes de Moraes


Contextualiza o3

Contextualização

  • Criar um ambiente computacional de avaliação cognitiva para um determinado jogo é uma tarefa...

    • multidisciplinar

    • complexa

    • extensa

  • ... portanto, precisa ser subdividida e especializada

    • Projeto de Interface

    • Projeto Psicopedagógico

    • Projeto Computacional

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Ambiente de Avaliação Cognitiva

André Luiz Antunes de Moraes


Contextualiza o4

Contextualização

  • O Projeto de Interface tem responsabilidade de..

    • planejar e construir interface aderente a um design metacognitivo

    • definir requisitos virtuais adequados e próximos do jogo físico

    • validar se os objetivos originais do jogo são atendidos

    • validar se os feedbacks estão adequados para as ações do usuário

André Luiz Antunes de Moraes


Contextualiza o5

Contextualização

  • O Projeto Psicopedagógico tem responsabilidade de...

    • identificar competências cognitivas trabalhadas pelo jogo

    • definir eventos e estratégias a serem capturadas durante uma sessão

    • elaborar questionários para aplicação durante e após uma sessão

    • definir critérios de quantificação da competência cognitiva em função das informações coletadas

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Projeto Psicopedagógico

André Luiz Antunes de Moraes


Contextualiza o6

Contextualização

  • O Projeto Computacional tem a responsabilidade de...

    • Virtualizar a interface do jogo

    • Coletar e registrar informações durante uma sessão

    • Modelar computacionalmente os critérios de avaliação cognitiva e executá-los

    • Apresentar os resultados processados

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Solução

“Tudo é loucura ou sonho no começo. Nada do que o homem fez no mundo teve início de outra maneira — mas já tantos sonhos se realizaram que não temos o direito de duvidar de nenhum.”

Monteiro Lobato

André Luiz Antunes de Moraes


Motiva o

Motivação

  • Minimizar a complexidade de construção desses ambientes computacionais considerando...

    • o uso de ferramentas integradas para as diferentes tarefas computacionais

    • o uso das metodologias da Elaboração Dirigida e do Fio Condutor

    • multidisciplinaridade das tarefas

  • Apresentação amigável dos resultados gerados pela execução dos critérios de avaliação cognitiva

André Luiz Antunes de Moraes


Problema

Problema

  • Dificuldade de construção desses ambientes devido a ausência de ferramentas que...

    • agilizem e padronizem o trabalho;

    • integrem as tarefas multidisciplinares;

    • sejam aplicadas a diferentes jogos psicopedagógicos;

    • modelem computacionalmente os dados a serem coletados, os critérios de avaliação cognitiva construídos por especialistas;

    • executem e apresentem os resultados desses modelos durante uma sessão de jogo;

André Luiz Antunes de Moraes


Objetivos

Objetivos

  • Fornecer uma infraestrutura computacional através de ferramentas que...

    • facilitem a construção dos ambientes de avaliação cognitiva para diferentes jogos psicopedagógicos

    • integrem as tarefas dos diferentes profissionais envolvidos nesse trabalho

    • utilizem direta ou indiretamente a metodologia da Elaboração Dirigida e do Fio Condutor

    • apresentem os resultados processados em um formato que auxilie o trabalho de avaliação e reabilitação cognitiva

André Luiz Antunes de Moraes


Quest es de pesquisa

Questões de Pesquisa

  • QP1: É possível facilitar a construção desses ambientes de avaliação através de uma infra-estrutura que siga padrões rígidos de qualidade e ferramentas específicas para os diferentes profissionais envolvidos?

  • QP2: É possível utilizar essa infraestrutura, parcialmente ou integralmente, em diferentes jogos psicopedagógicos?

André Luiz Antunes de Moraes


Quest es de pesquisa1

Questões de Pesquisa

  • QP3: É possível auxiliar o trabalho de avaliação e reabilitação cognitiva através de um formato de apresentação de resultados padronizado?

  • QP4: É possível validar através da ferramenta de apresentação de resultados a eficácia da utilização de metodologias de aprendizado entre uma sessão e outra?

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Proposta de Solução

“Não se imagina como tudo é vago, até que se tente fazê-lo de maneira precisa.”

Bertrant Russel


Proposta de solu o

Proposta de Solução

  • Roseta: Infraestrutura computacional integrada que...

    • Define um modelo único de informações coletadas através de jogos psicopedagógicos

    • Permite coletar e registrar essas informações

    • Permite modelar computacionalmente os critérios de avaliação cognitiva do jogo

    • Executa e apresenta amigavelmente os resultados gerados pelos critérios de avaliação

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Arquitetura do Sistema Roseta

André Luiz Antunes de Moraes


Proposta de solu o1

Proposta de Solução

  • O Módulo de Coleta fornece uma API que permite coletar e registrar informações usando jogos psicopedagógico. Dividi-se em...

    • API de Domínio

      • permite modelar informações capturáveis durante um jogo e utilizados na avaliação cognitiva

    • API de Comunicação

      • permite registrar informações coletadasindependente da tecnologia de desenvolvimento do jogo

André Luiz Antunes de Moraes


Proposta de solu o2

Como exemplo...

Proposta de Solução

Cenário 1: O PacienteJoão durante a Sessão 1 do Jogodos Bonecos deu um clique no Elementocabeça e o arrastouaté a Moldura corpo. Isso representa um Evento de Erro.

  • A API de Domínio possibilita modelar...

    • Dados preliminares de uma sessão de jogo

      • Sessão, Paciente, Avaliador, Jogo, Elemento (Personagem, Cenário, Botão)

    • Eventos de interação homem-máquina (mouse e teclado)

      • EventoTeclado, EventoMouse (Clique, Duplo Clique, Arrastar, Mover)

    • Informações previstas pela Elaboração Dirigida e Fio Condutor

      • Estrategia e Questionario

Cenário 2: O PacienteJoão durante a Sessão 1 do Jogodos Bonecos deu um cliqueno Elementocorpo e o arrastouaté aMolduracorpo. Isso representa um Evento de Acerto e a adoção de uma Estratégiade melhor peça selecionada.

André Luiz Antunes de Moraes


Proposta de solu o3

Proposta de Solução

  • A API de Comunicação possibilita registrar as informações capturadas durante uma sessão e armazená-las em um repositório centralizado

    • Independência de linguagem (Web Service REST)

    • Desacoplamento no tratamento das informações

  • Operações

    • Gerar e Finalizar Sessão

    • Inserir Evento

    • Inserir Estratégia

    • Inserir Resposta de uma Questão

Colocar uma imagem arquitetural

André Luiz Antunes de Moraes


Proposta de solu o4

Podem ser criado critérios como...

Proposta de Solução

Causa: Durante o Jogodos Bonecos, SE houver um registro doEvento de Erro ao arrastar uma peça ENTÃO

Consequência: Reduzir quantificação Competência Atenção

  • O Módulo de Construção de Critérios fornece uma API que permite modelar os critérios de avaliação cognitiva construídos por especialistas

    • Esses critérios são sentenças lógicas baseadas em uma relação de causa e consequência

    • A causa é representada pela manipulação lógica das informações coletadas através da API de Coleta

    • A consequência representa a ativação da causa e quantificapositiva ou negativamente a competência cognitiva trabalhada pelo jogo

Causa: Durante o Jogodos Bonecos, SEo jogador Acertar as duas primeiras jogadase seus Elementos forem cabeça e tronco.

Consequência: Registrar EstrategiaMELHOR_ORDEM

Causa: Durante o Jogodos Bonecos, SEocorrer a EstrategiaMELHOR_ORDEM

Consequência: Aumentar quantificaçãoCompetência Atenção

André Luiz Antunes de Moraes


Proposta de solu o5

Proposta de Solução

  • O Módulo de Construção de Critérios fornece duas API que facilitam a criação desses sentenças lógicas e sua reutilização entre diferentes jogos

    • API de Domínio

      • Competência e Força

    • API de Critérios Comum

      • Agregadores

      • Variáveis de Desempenho

André Luiz Antunes de Moraes


Proposta de solu o6

Proposta de Solução

  • O Módulo de Construção de Critérios fornece duas API que facilitam a criação desses sentenças lógicas e sua reutilização entre diferentes jogos

    • API de Domínio

      • Competência e Força

    • API de Critérios Comum

      • Agregadores

      • Variáveis de Desempenho

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

André Luiz Antunes de Moraes


Precis o e confiabilidade

Precisão e Confiabilidade

  • 140 amostras (pareadas)

    • EMPA: 0,4398%

  • Testes T-Student Pareados

    • p=0,517216, evidenciando a inexistência de variações significativas

  • Testes Estratificados

    • nível de significância de 99% (α=0,01):sem evidências para rejeitar a hipótese de igualdade dos valores obtidos

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

André Luiz Antunes de Moraes


Estudo de caso explorat rio

Estudo de Caso Exploratório

  • Modelagem de um algoritmo por usuários da linha de pesquisa (Jogo de Atenção)

    • Diferentes perfis: Pedagogia, Letras, Informática

  • Avaliação do critério de usabilidade (ISO-9241)

    • Eficácia

    • Eficiência

    • Satisfação

  • Questionário de avaliação e observação prática

    • Resultados evidenciaramaceitação

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Demonstração

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Relevância

André Luiz Antunes de Moraes


Disserta o de mestrado

Considerações Finais

“Palavra puxa palavra, uma idéia traz outra, e assim se faz um livro, um governo, ou uma revolução; alguns dizem que assim é que a natureza compôs as suas espécies.”

Machado de Assis

André Luiz Antunes de Moraes


Considera es finais

Considerações Finais

  • Resultados observados evidenciaram a viabilidade de uso da ferramenta

    • Aceitação pelo público-alvo no estudo exploratório

    • Simplificação do processo de modelagem

    • Desacoplamento do algoritmo de inferência do código

    • Bom desempenho do processamento (tempo real)

  • A ferramenta pode ter seu uso estendido para outros cenários além de jogos psicopedagógicos

André Luiz Antunes de Moraes


Considera es finais1

Considerações Finais

  • Limitações

    • Não pretende substituir o papel do especialista

    • Não objetiva que os mecanismos de inferências, por si só, sejam suficientes para representar a análise cognitiva em sua totalidade, mas sim servir como apoio ao especialista

    • Objetiva atender aos problemas passíveis de representação por sistemas de inferência fuzzy

    • Potencial efeito de “explosão de regras”, à medida que novas variáveis são adicionadas

André Luiz Antunes de Moraes


Trabalhos futuros

Trabalhos Futuros

  • Otimização das inferências geradas

    • Métodos de auto-aprendizado para automatizar os parâmetros (regras, funções de pertinência)

  • Módulo supervisor, para auxiliar na especificação dos parâmetros de configuração, como:

    • Destacar regiões não cobertas ou inconsistências nas regras

    • Sugerir otimizações nos intervalos para os conjuntos fuzzy

  • Análises e pós-processamentos nas informações obtidas pelas inferências

    • Estudos por outras áreas de inteligência computacional

André Luiz Antunes de Moraes


Obrigado diogosmg@ufrj br

[email protected]

“A ciência será sempre uma busca, jamais uma descoberta. É uma viagem, nunca uma chegada.”

Karl Popper

André Luiz Antunes de Moraes


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