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Dissertação 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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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

slide3

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

slide6

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

slide9

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

slide12

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

slide14

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

slide20

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

slide22

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

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

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

slide37

Demonstração

André Luiz Antunes de Moraes

slide38

Relevância

André Luiz Antunes de Moraes

slide39

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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