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Dissertação 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 andremoraes78 @gmail.com Orientadores: Prof. Claudia Lage R. Motta, D. Sc

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Presentation Transcript


  1. 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 Prof. Lilian Markenzon, D. Sc

  2. Agenda • Contextualização • Problema • Proposta • Solução • Validação e Estudos de Caso • Considerações Finais e Trabalhos Futuros André Luiz Antunes de Moraes

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 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

  8. 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

  9. Ambiente de Avaliação Cognitiva André Luiz Antunes de Moraes

  10. 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

  11. 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

  12. Projeto Psicopedagógico André Luiz Antunes de Moraes

  13. 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

  14. 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

  15. 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

  16. 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

  17. 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

  18. 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

  19. 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

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

  21. 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

  22. Arquitetura do Sistema Roseta André Luiz Antunes de Moraes

  23. 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

  24. 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

  25. 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

  26. 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

  27. 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

  28. 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

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  33. 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

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  35. 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

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  37. Demonstração André Luiz Antunes de Moraes

  38. Relevância André Luiz Antunes de Moraes

  39. 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

  40. 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

  41. 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

  42. 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

  43. Obrigadodiogosmg@ufrj.br “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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