Utilizando análise semântica para minerar implicações significantes em mapas conceituais

dc.contributor.advisor1Cury, Davidson
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3575-6417
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9575037824966283
dc.contributor.authorMoreira, Ramon Bambini
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3819880579122058
dc.contributor.referee1Menezes, Credine Silva de
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5454484334693909
dc.contributor.referee2Castro Junior, Alberto Nogueira de
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5919189481858271
dc.date.accessioned2024-05-30T00:53:48Z
dc.date.available2024-05-30T00:53:48Z
dc.date.issued2022-07-29
dc.description.abstractConcept maps are forms of graphic representation that establish relationships between concepts. They can be used in education in different situations and purposes: as a learning resource, cognitive representation, means of evaluation, instructional organization and knowledge sharing. The knowledge evidenced in a conceptual map involves implications between meanings. Meanings are everything that can be said about an object, such as a description of its properties, as well as everything that we can observe in it. In addition, a meaning or implication also refers to everything we can think of objects (classifying them, establishing some kind of relationship, among others). In the classroom, concept maps can be applied as a way of mediating teaching-learning, stimulating meaningful learning. There are many challenges for using concept maps to be more effective in measuring learning and evaluating the learner’s cognitive processes and their interactions with other learning participants. The assessment of learning is a very complex task, especially when the objective is to automate the assessment process, which demands, among other obligations, a formalization of knowledge representation structures. Furthermore, the evaluation of a concept map becomes more complex when the author does not represent his knowledge, but the knowledge expressed in a text or in a map made by someone else. In this context, we carried out a literature review between the years 2015 and 2020 on the development of technological approaches that help or automate the process of evaluating concept maps in the educational environment, through the use of significant implications. We also sought to identify limitations and gather the best features of related works to propose our approach. Among the limitations found, we found that none of the approaches found applied semantic analysis in the evaluation of concept maps. The application of semantic analysis makes it possible to achieve a deeper perception of the supposed knowledge represented in the concept maps, seeking to transform evidence into evidence of the learning, in fact, carried out by the learner, helping the teacher in the evaluation of the concept maps. Furthermore, an activity that involves concept maps in a classroom would result in the construction of different maps, and with that, the evaluation would become costly and of great cognitive effort for the teacher. Therefore, the automation of this process is of great value. In order to develop a computational architecture capable of performing semantic analysis of concept maps through the significant implications defined by Piaget, this research resulted in a new API, called MAPimp 2.0, which aims to provide a deeper semantic dimension in the analysis. of significant implications and to extract more accurate information about the representation of knowledge and an individual’s understanding from the representation of their map. This new version brings the implementation of syntactic-semantic validations as a novelty. The architecture is capable of processing concept maps written in English and Portuguese. The development took place using natural language processing techniques and pre-trained neural network models with billions of texts for word prediction and semantic similarity calculation. In order to obtain a quantitative and qualitative analysis, the conceptual architecture was applied in a classroom environment, presenting satisfactory results.
dc.description.resumoMapas conceituais são formas de representação gráfica que estabelecem relações entre conceitos. Eles podem ser utilizados na educação em diversas situações e finalidades: como recurso de aprendizagem, representação cognitiva, meio de avaliação, organização instrucional e compartilhamento de conhecimento. O conhecimento evidenciado em um mapa conceitual envolve implicações entre significações. Significações são tudo o que pode ser dito de um objeto, como uma descrição das suas propriedades, bem como tudo o que podemos observar nele. Além disso, uma significação ou implicação também refere-se a tudo o que podemos pensar dos objetos (classificá-los, estabelecer algum tipo de relacionamento, dentre outros). Em sala de aula, os mapas conceituais podem ser aplicados como forma de mediar o ensino-aprendizagem, estimulando a aprendizagem significativa. Existem muitos desafios para que a utilização de mapas conceituais seja mais eficaz na medição da aprendizagem e avaliação dos processos cognitivos do aprendiz e suas interações com outros participantes da aprendizagem. A avaliação da aprendizagem é uma tarefa bem complexa, principalmente quando se almeja uma automatização do processo avaliativo, que demanda, dentre outras obrigações, uma formalização das estruturas de representação do conhecimento. Ademais, a avaliação de um mapa conceitual torna-se mais complexa quando o autor não representa o seu conhecimento, mas o conhecimento expresso em um texto ou em um mapa feito por outra pessoa. Neste contexto, realizamos uma revisão da literatura entre os anos de 2015 e 2020 sobre o desenvolvimento de abordagens tecnológicas que auxiliam ou automatizam o processo de avaliação de mapas conceituais no ambiente educacional, através do uso de implicações significantes. Também buscamos identificar as limitações e reunir as melhores características dos trabalhos relacionados para propor nossa abordagem. Entre as limitações encontradas, constatamos que nenhuma das abordagens encontradas aplicava análise semântica na avaliação dos mapas conceituais. A aplicação da análise semântica possibilita alcançar uma percepção mais profunda do suposto conhecimento representado nos mapas conceituais, buscando transformar indícios em evidências da aprendizagem, de fato, realizada pelo aprendiz, auxiliando o professor na avaliação dos mapas conceituais. Além do mais, uma atividade que envolva mapas conceituais em uma sala de aula resultaria na construção de diferentes mapas, e com isso, a avaliação se tornaria custosa e de grande esforço cognitivo para o professor. Por isso, a automatização desse processo é de grande valia. Com o intuito de desenvolver uma arquitetura computacional capaz de efetuar análise semântica de mapas conceituais por intermédio das implicações significantes definidas por Piaget, esta pesquisa resultou em uma nova API, denominada MAPimp 2.0, que tem como objetivo de fornecer uma dimensão semântica mais profunda na análise das implicações significantes e de extrair informações mais precisas sobre a representação do conhecimento e a compreensão de um indivíduo a partir da representação de seu mapa. Essa nova versão traz a implementação de validações sintático-semânticas como novidade. A arquitetura é capaz de processar mapas conceituais escritos no idioma inglês e português. O desenvolvimento se deu usando técnicas de processamento de linguagem natural e modelos de redes neurais pré-treinados com bilhões de textos para a previsão de palavras e cálculo de similaridade semântica. A fim de obter uma análise quantitativa e qualitativa, a arquitetura conceitual foi aplicada em um ambiente de sala de aula, apresentando resultados satisfatórios.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16128
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Informática
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Informática
dc.rightsopen access
dc.subjectMapas conceituais
dc.subjectImplicações significantes de Piaget
dc.subjectProcessamento de linguagem natural
dc.subjectAnálise semântica
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiência da Computação
dc.titleUtilizando análise semântica para minerar implicações significantes em mapas conceituais
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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