The theory of relational complexity (RC) developed by Halford and his associates (Halford et al., 1998a) proposes that, in addition to the number of unique entities that can be processed in parallel, it is the structure (complexity) of the relations between these entities that most appropriately captures the essence of processing capacity limitations. Halford et al. propose that the relational complexity metric forms an ordinal scale along which both task complexity and an individual’s processing capacity can be ranked. However, the underlying quantitative structure of the RC metric is largely unknown. It is argued that an assessment of the measurement properties of the RC metric is necessary to first demonstrate that the scale is able to rank order task complexity and cognitive capacity in adults. If in addition to ordinal ranking, it can be demonstrated that a continuous monotonic scale underlies the ranking of capacity (the natural extension of the complexity classification), then the potential to improve our understanding of adult cognition is further realised. Using a combination of cognitive psychology and individual differences methodologies, this thesis explores the psychometric properties of RC in three high level reasoning tasks. The Knight-Knave Task and the Sentence Comprehension Task come from the psychological literature. The third task, the Latin Square Task, was developed especially for this project to test the RC theory. An extensive RC analysis of the Knight-Knave Task is conducted using the Method for Analysis of Relational Complexity (MARC). Processing in the Knight-Knave Task has been previously explored using deduction-rules and mental models. We have taken this work as the basis for applying MARC and attempted to model the substantial demands these problems make on limited working memory resources in terms of their relational structure. The RC of the Sentence Comprehension Task has been reported in the literature and we further review and extend the empirically evidence for this task. The primary criterion imposed for developing the Latin Square Task was to minimize confounds that might weaken the identification and interpretation of a RC effect. Factors such as storage load and prior experience were minimized by specifying that the task should be novel, have a small number of general rules that could be mastered quickly by people of differing ages and abilities, and have no rules that are complexity level specific. The strength of MARC lies in using RC to explicitly link the cognitive demand of a task with the capacity of the individual. The cognitive psychology approach predicts performance decrements with increased task complexity and primarily deals with aggregated data across task condition (comparison of means). It is argued however that to minimise the subtle circularity created by validating a task’s complexity using the same information that is used to validate the individual’s processing capacity, an integration of the individual differences approach is necessary. The first major empirical study of the project evaluates the utility of the traditional dual-task approach to analyse the influence of the RC manipulation on the dual-task deficit. The Easy-to-Hard paradigm, a modification of the dual-task methodology, is used to explore the influence of individual differences in processing capacity as a function of RC. The second major empirical study explores the psychometric approach to cognitive complexity. The basic premise is that if RC is a manipulation of cognitive complexity in the traditional psychometric sense, then it should display similar psychometric properties. That is, increasing RC should result in an increasing monotonic relationship between task performance and Fluid Intelligence (Gf) – the complexity-Gf effect. Results from the comparison of means approach indicates that as expected, mean accuracy and response times differed reliably as a function of RC. An interaction between RC and Gf on task performance was also observed. The pattern of correlations was generally not consistent across RC tasks and is qualitatively different in important ways to the complexity-Gf effect. It is concluded that the Latin Square Task has sufficient measurement properties to allows us to discuss (i) how RC differs from complexity in tasks in which expected patterns of correlations are observed, (ii) what additional information needs to be considered to assist with the a priori identification of task characteristics that impose high cognitive demand, and (iii) the implications for understanding reasoning in dynamic and unconstrained environments outside the laboratory. We conclude that relational complexity theory provides a strong foundation from which to explore the influence of individual differences in performance further.

Este trabalho tem como propósito examinar o efeito da representação gráfica do tempo como meio para facilitar a construção de um esquema mental capaz de acomodar os usos do Present Perfect e de seu contraste com o Simple Past em um módulo de língua inglesa mediado por computador. O Present Perfect constitui-se, reconhecidamente, em um problema para professores e alunos de língua inglesa. Dowty (1979) observa que, “com exceção do progressivo, nenhum outro tempo da língua inglesa recebeu mais atenção dos lingüistas do que o Present Perfect e mesmo assim não há um consenso geral no que se refere à sua estrutura semântica.” Dois estudos foram realizados (2003 e 2005) nos quais os participantes foram distribuídos aleatoriamente em uma de duas condições experimentais: (1) Somente texto e (2) Texto+Gráficos. No segundo estudo foram incorporados gráficos interativos, seguindo a recomendação de Peeck (1993) e o princípio de interatividade de Mayer (2002). Os dados coletados através de um pré-teste, pósteste imediato e pós-teste deslocado, foram analisados através de análises de variância (ANOVAs) de um fator e análises de variância para medidas repetidas. Os resultados das ANOVAs, aliados às respostas de um questionário aplicado logo após o pós-teste imediato sugerem que os tratamentos tiveram pouca influência na compreensão e retenção de informações a curto prazo; o princípio de fatiamento de Sweller (1988), utilizando o modelo temporal de Declerck (1986) e o modelo aspectual de Godoi (1992), aliado com o princípio de multimídia da teoria de aprendizado por multimídia de Mayer (2002), mostraram-se eficazes na compreensão e retenção a longo prazo dos usos e contrastes entre o Present Perfect e o Simple Past; e a inclusão de gráficos interativos no estudo de 2005, serviu para diminuir a confusão causada pelos gráficos estáticos, ocorrida no estudo de 2003. / The present study examined the effect of graphical representation of time in facilitating both interpretation and construction of schemata capable of accounting for the uses of the Present Perfect and its contrast with the Simple Past in an English intermediate course mediated by computer. The English Present Perfect is a wellknown troublemaker for EFL/ESL teachers and learners. Dowty (1979) observes that, “aside from the progressive, no English tense has received more attention from linguists and yet eluded a convincing analysis so completely as the Present Perfect.” Two studies were carried out (2003 and 2005) in which the students were randomly distributed between two treatments: (1) Text only and (2) Text+Graphics. In the second study, interactive graphics were added, following Peeck’s (1993) advice to improve active learning and Mayer’s (2002) interactivity principle to give students more control over the material. The data collected in the pre-test, immediate post-test and delayed post-test were analyzed through analyses of variance (ANOVAs) of one factor and repeated measures ANOVAs. The results of the ANOVAs, together with the answers of the questionnaire applied right after the immediate post-test, suggest that the treatments had low influence over the comprehension and retention of information for the immediate post-test; Sweller’s (1988) chunking principle, utilizing Declerck’s (1986) temporal model and Godoi’s (1992) aspectual model, allied with Mayer’s (2002) principle of multimedia, were effective to promote long lasting comprehension and retention of the uses of the Present Perfect and its contrast with the Simple Past; the inclusion of interactive graphics in the second study (2005), was effective to diminish the confusion caused by the static graphics utilized in the first study (2003).

O trabalho contextualiza historicamente, descreve e discute características de um possível perfil cognitivo dos engenheiros, atualizando-o em relação às necessidades da sociedade e da cultura contemporâneas, com base no paradigma multidisciplinar das Ciências Cognitivas, apresentado a partir da obra Como a mente funciona, de Steven Pinker, e em pesquisa bibliográfica sobre autores da área de Engenharia. Busca analisar criticamente as necessidades do ensino contemporâneo de Engenharia, identificando estratégia didáticopedagógica compatível com as características descritas no perfil. A elaboração didática de projetos foi a estratégia escolhida, por apresentar a mesma estrutura cognitiva (raciocínios, operações mentais, comportamentos, atitudes e posturas) da atividade profissional, bem como por caracterizar um contexto integrado de conceitos teóricos, atividades práticas, tomadas de decisão e vivências que deverão constituir um apoio à consolidação da memória de longa duração dos alunos, e, por conseguinte, de seu aprendizado, segundo conceitos apresentados por Roger Schank na obra Dynamic Memory Revisited. O trabalho se desenvolve com a escolha de um modelo de curso à distância estruturado a partir do mesmo paradigma, para aplicar a estratégia escolhida. Trata-se do modelo e-learning-by-doing, apresentado por Roger Schank na obra Designing world-class e-learning. São descritas atividades de planejamento, implantação e análise qualitativa de resultados de um curso-piloto à distância (com o referido modelo), de elaboração didática de um projeto de Engenharia Geotécnica, com alunos de mestrado do Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, sob coordenação do prof. Fernando Schnaid. A experiência teve excelente receptividade e aproveitamento dos alunos. O framework teórico-conceitual multidisciplinar mostrou-se enriquecedor, apontando possibilidades de continuidade da pesquisa sobre ensino de Engenharia, relacionadas ao aprofundamento do perfil dos engenheiros, ao uso didáticopedagógico de projetos e ao modelo e-learning-by-doing, todos eles com aplicação na prática docente e na formação de professores. O trabalho constituiu pesquisa para obtenção do título de doutor, no Programa de Pós-Gradução em Informática na Educação (PPGIE) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), na linha de pesquisa Paradigmas para a Pesquisa sobre Ensino Científico e Tecnológico. / This work describes and discusses engineering profile from historical, cultural and cognitive perspectives, in an attempt to fit contemporary needs based on the multidisciplinary paradigm of Cognitive Sciences. Emphasis is given to Steven Pinker’s book How the mind works and other bibliographic research reported within the Engineering domain. Needs of contemporary Engineering education are analyzed, choosing a pedagogical strategy compatible with the described profile. Didactic project making was the chosen strategy - it comprises the same cognitive structure of the professional activity, including way of thinking, mental operations, behavior, attitude and states of mind. It can also be seen as a theoretical, practical, decision making and living context that supports long term memory consolidation and, as a consequence, supports the activity of learning, following ideas presented by Roger Schank’s book Dynamic Memory Revisited. The work follows a distance learning course based on the same cognitive paradigm chosen to represent the adopted model and strategy. The strategy is based on e-learning-by-doing model introduced by Roger Schank’s book Designing world-class e-learning, which is adopted to plan and to implement an experimental distance course for a project on Geotechnical Engineering, to masters students from the Civil Engineering Graduation Program at Federal University of Rio Grande do Sul, coordinated by professor Fernando Schnaid. The experience is reported and results are qualitatively analyzed with excellent responses from students in both participation and performance. Theoretical and conceptual multidisciplinary frameworks proved to be a reach framework to present and future research related to Engineering education, engineering profile, didactic use of projects adopting the e-learning-by-doing model. This concept can be applied to graduate and undergraduate courses and to teachers´ continuous education. The work is part of the requirements designed to obtain a PhD degree at the Informatics applied to Education Graduation Program (PPGIE), from Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Brazil, in the research line of “Paradigms for the Research on Scientific and Technological Education”.

Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. A estrutura interna do STI, bem como a interface, foram desenvolvidas para que o sistema tivesse condições de acompanhar o aluno durante a solução dos problemas propostos e, desta forma, inferir sobre o nível de conhecimento e aspectos do raciocínio do aluno, habilitando o sistema a agir de acordo com as estratégias implementadas. / The present work aims at developing and implementing a Intelligent Tutoring System in the field of Foundation Engineering, (ITS), a subject of Artificial Intelligence, available from World Wide Web. In the design of this system, a pedagogical strategy defined as Project-Based Learning (PBL) was adopted as a framework given the fact that it is thought to encompass all needs that are necessary in the Engineering profession. Engineering design comprises diagnosis of the boundary conditions of a problem, equation of all the intervenient factors affects its performance and a synthesis of all theoretical concepts related to the Field of knowledge, a set of characteristics that highlight the complexity associated to engineering science that should be necessarily incorporated to engineering learning and education. This frame of reference has been incorporated in the ITS, in a computation environment structured to emulate human tutorial experience. To enhance learning, the system incorporates a number of essential features: a robust model of domain that represents the knowledge of an specialist in foundation engineering, an interface capable of emulating a learning environment that relates the student to this background knowledge, a set of pedagogical schemes that are able to identify the student understanding at every step taken during the solution of case studies. A database containing a variety of multimedia sources on the subject can be accessed at any time to help students in receiving theoretical and practical information required to the solution of the problem. The ITS contains a series of case studies constructed in various levels of complexity implement to enforce students to identify the variables that are associated to each design problem. The internal structure of the system and its interface have been conceived to allow a continuous interaction with the student, capturing his understanding, identifying his needs and given assessment to theoretical information, all in line with the knowledge of the specialist and within the pedagogical implemented strategies.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:12:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese RRK.pdf: 1980749 bytes, checksum: 6057f03ea22122a242035262340d3bb3 (MD5) Previous issue date: 2004-04-02 / Universidade Federal de Minas Gerais / William James’s scientific psychology was developed in order to surpass precedent approaches such as both Rationalism and Associationism. His masterpiece, The Principles of Psychology (1890), has been a mark in the history of psychological science because James already took cognitive processes as relations between the organisms and their environments. In this doctoral work, three contemporaneous cognitive theories are interpreted through James’s ideas: Artificial Intelligence, Connectionism and Dynamical Systems. This analysis, however, neither concerns scientific psychology nor philosophy of mind — in precise terms, the former examines psychological facts, and the later categorizes mental phenomena. Notwithstanding, we have done a conceptualcomparative study that categorizes the explanations proposed by those three cognitive theories. To be sure, this work should be labelled as a Philosophy of Cognitive Science. It examines theories concerned with cognition; so it is a philosophical analysis on cognitive science / A psicologia científica de William James procurava superar perspectivas precedentes oriundas do Racionalismo e do Associacionismo. Sua obra-prima, conhecida como Os Princípios de Psicologia, de 1890, é um marco na história da psicologia porque nesse livro James já toma os processos cognitivos como relações entre o organismo e seu meio ambiente. Nesta tese de doutoramento, três teorias cognitivas modernas — a saber, Inteligência Artificial, Conexionismo e Dinamicismo — são interpretadas via as idéias de James. Tal análise, entretanto, não deve ser tomada como sendo ciência psicológica no sentido positivo, nem tampouco deve ser enquadrada no que se convenciona chamar de filosofia da mente. No primeiro caso, fatos psicológicos propriamente ditos seriam examinados. Já no segundo, ou seja, se este fosse um trabalho em filosofia da mente, então se deveria estabelecer as categorias dos fenômenos mentais. Aqui, o que se procura formular, mediante uma espécie de estudo comparativo-conceitual, é uma categorização das explicações propostas pelas três linhas teóricas a serem examinadas. Então, para sermos precisos, esta tese se enquadra no que se poderia chamar de Filosofia das Ciências Cognitivas, pois discorre sobre como diversas teorias científicas explicam a cognição. Trata-se de um exame de teorias, uma categorização das explicações científicas sobre a cognição

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:13:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2606.pdf: 930592 bytes, checksum: f4756c2d671b859733477486438959b2 (MD5) Previous issue date: 2009-03-06 / The research is an investigation about the phenomenon of the Laugh, from the studies of Henri Bergson and Sigmund Freud up to today's research on neuroscience, gelotology and several other studies on human behaviour. In order to better understand the Laugh, an accurate evaluation of the book " Laughter: An Essay on the Meaning of the Comic", by Henri Bergson is made as an attempt to better understand the main considerations set by the author, in his interpretation of this phenomenon as a Social Gesture and all the implications originated by such fact. In the second chapter of this study, Jokes and their Relation to the Unconscious , by Sigmund Freud, are closely analyzed in details, comparing Freud s and Bergson s approaches and analyzing the mechanisms proposed by Freud concerning the way the Joke works, pointing out the reasons why they would be told to others. The reading and analysis of this book are directed specifically to the study of the Laugh, not approaching any other aspect, relevant to the reading of Freud s work as a whole, which however, would deviate the focus of this work. All the efforts were dedicated to the comprehension of the jokes mechanisms studied by Freud as well as ways to obtain pleasure through them. At the end updated research is verified, such as the one from Richard Wiseman s Laugh Laboratory, that accomplished a worldwide research selecting which would be considered the funniest jokes by people. Also as an object of study there is the role of the mirror-neurones, an important finding that allows a clearer vision about primates and human s social behaviors. The possibility of the laughter to be a behaviour similar to the grooming of the primates is also raised, since both would be related to the exchange of pleasure among individuals viewing the benefit of the group. Following this line, a study is presented defining the laughter as a specific characteristic of the male gender, who would use this feature as an approach aiming at attracting a mate. There isn't a conclusive result, there is not a final word about the laughter because it is clear that in many circumstances the term ranges similar phenomena, which are not exactly the same. In the same way that there is multiple laughter, there are multiple areas that study the distinct variations of the Laugh. / A pesquisa é uma investigação sobre o fenômeno do Riso, partindo dos estudos de Henri Bergson e Sigmund Freud até as pesquisas atuais da neurociência, da gelotologia e dos variados estudos sobre o comportamento humano. Para compreender melhor o Riso, é feita uma avaliação detalhada do livro O Riso , de Henri Bergson, buscando compreender as considerações fundamentais estabelecidas pelo autor, na sua interpretação deste fenômeno como um Gesto Social e todas as implicações que derivam deste fato. No segundo capítulo deste estudo é analisado com detalhes O Chiste e sua relação com o Inconsciente , de Sigmund Freud, comparando as abordagens de Freud e Bergson e analisando os mecanismos propostos por Freud para o funcionamento do chiste e quais as razões pelas quais eles seriam contados. A leitura e análise deste livro são dirigidas especificamente ao estudo do Riso, deixando de abordar outros aspectos, importantes para a leitura da obra de Freud como um todo, mas que desviariam o foco deste trabalho. Todo o esforço foi dedicado à compreensão dos mecanismos do chiste estudados por Freud e das formas de obtenção de prazer através deles. Ao final, pesquisas atuais são estudadas, como as do Laboratório do Riso de Richard Wiseman, que realizou uma pesquisa mundial sobre quais seriam as piadas consideradas mais engraçadas pelas pessoas. Investiga-se também o papel dos neurônios-espelho, importante descoberta que permite uma visão mais clara sobre comportamentos sociais de humanos e primatas. A possibilidade de o riso ser um comportamento semelhante ao grooming dos primatas também é levantada, já que ambas seriam trocas de prazer entre indivíduos visando um benefício dentro do grupo. Nesta linha, é apresentado um estudo que define o riso como uma característica específica do gênero masculino, que usaria o recurso para aproximação da fêmea visando acasalamento. Não há um resultado conclusivo, não há uma palavra final sobre o Riso, pois se torna claro que em muitas circunstâncias o termo abarca fenômenos semelhantes, mas não exatamente iguais. Da mesma maneira que existem múltiplos risos, também existem múltiplas áreas que estudam as distintas variações do Riso.

Este trabalho tem como propósito examinar o efeito da representação gráfica do tempo como meio para facilitar a construção de um esquema mental capaz de acomodar os usos do Present Perfect e de seu contraste com o Simple Past em um módulo de língua inglesa mediado por computador. O Present Perfect constitui-se, reconhecidamente, em um problema para professores e alunos de língua inglesa. Dowty (1979) observa que, “com exceção do progressivo, nenhum outro tempo da língua inglesa recebeu mais atenção dos lingüistas do que o Present Perfect e mesmo assim não há um consenso geral no que se refere à sua estrutura semântica.” Dois estudos foram realizados (2003 e 2005) nos quais os participantes foram distribuídos aleatoriamente em uma de duas condições experimentais: (1) Somente texto e (2) Texto+Gráficos. No segundo estudo foram incorporados gráficos interativos, seguindo a recomendação de Peeck (1993) e o princípio de interatividade de Mayer (2002). Os dados coletados através de um pré-teste, pósteste imediato e pós-teste deslocado, foram analisados através de análises de variância (ANOVAs) de um fator e análises de variância para medidas repetidas. Os resultados das ANOVAs, aliados às respostas de um questionário aplicado logo após o pós-teste imediato sugerem que os tratamentos tiveram pouca influência na compreensão e retenção de informações a curto prazo; o princípio de fatiamento de Sweller (1988), utilizando o modelo temporal de Declerck (1986) e o modelo aspectual de Godoi (1992), aliado com o princípio de multimídia da teoria de aprendizado por multimídia de Mayer (2002), mostraram-se eficazes na compreensão e retenção a longo prazo dos usos e contrastes entre o Present Perfect e o Simple Past; e a inclusão de gráficos interativos no estudo de 2005, serviu para diminuir a confusão causada pelos gráficos estáticos, ocorrida no estudo de 2003. / The present study examined the effect of graphical representation of time in facilitating both interpretation and construction of schemata capable of accounting for the uses of the Present Perfect and its contrast with the Simple Past in an English intermediate course mediated by computer. The English Present Perfect is a wellknown troublemaker for EFL/ESL teachers and learners. Dowty (1979) observes that, “aside from the progressive, no English tense has received more attention from linguists and yet eluded a convincing analysis so completely as the Present Perfect.” Two studies were carried out (2003 and 2005) in which the students were randomly distributed between two treatments: (1) Text only and (2) Text+Graphics. In the second study, interactive graphics were added, following Peeck’s (1993) advice to improve active learning and Mayer’s (2002) interactivity principle to give students more control over the material. The data collected in the pre-test, immediate post-test and delayed post-test were analyzed through analyses of variance (ANOVAs) of one factor and repeated measures ANOVAs. The results of the ANOVAs, together with the answers of the questionnaire applied right after the immediate post-test, suggest that the treatments had low influence over the comprehension and retention of information for the immediate post-test; Sweller’s (1988) chunking principle, utilizing Declerck’s (1986) temporal model and Godoi’s (1992) aspectual model, allied with Mayer’s (2002) principle of multimedia, were effective to promote long lasting comprehension and retention of the uses of the Present Perfect and its contrast with the Simple Past; the inclusion of interactive graphics in the second study (2005), was effective to diminish the confusion caused by the static graphics utilized in the first study (2003).

O trabalho contextualiza historicamente, descreve e discute características de um possível perfil cognitivo dos engenheiros, atualizando-o em relação às necessidades da sociedade e da cultura contemporâneas, com base no paradigma multidisciplinar das Ciências Cognitivas, apresentado a partir da obra Como a mente funciona, de Steven Pinker, e em pesquisa bibliográfica sobre autores da área de Engenharia. Busca analisar criticamente as necessidades do ensino contemporâneo de Engenharia, identificando estratégia didáticopedagógica compatível com as características descritas no perfil. A elaboração didática de projetos foi a estratégia escolhida, por apresentar a mesma estrutura cognitiva (raciocínios, operações mentais, comportamentos, atitudes e posturas) da atividade profissional, bem como por caracterizar um contexto integrado de conceitos teóricos, atividades práticas, tomadas de decisão e vivências que deverão constituir um apoio à consolidação da memória de longa duração dos alunos, e, por conseguinte, de seu aprendizado, segundo conceitos apresentados por Roger Schank na obra Dynamic Memory Revisited. O trabalho se desenvolve com a escolha de um modelo de curso à distância estruturado a partir do mesmo paradigma, para aplicar a estratégia escolhida. Trata-se do modelo e-learning-by-doing, apresentado por Roger Schank na obra Designing world-class e-learning. São descritas atividades de planejamento, implantação e análise qualitativa de resultados de um curso-piloto à distância (com o referido modelo), de elaboração didática de um projeto de Engenharia Geotécnica, com alunos de mestrado do Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, sob coordenação do prof. Fernando Schnaid. A experiência teve excelente receptividade e aproveitamento dos alunos. O framework teórico-conceitual multidisciplinar mostrou-se enriquecedor, apontando possibilidades de continuidade da pesquisa sobre ensino de Engenharia, relacionadas ao aprofundamento do perfil dos engenheiros, ao uso didáticopedagógico de projetos e ao modelo e-learning-by-doing, todos eles com aplicação na prática docente e na formação de professores. O trabalho constituiu pesquisa para obtenção do título de doutor, no Programa de Pós-Gradução em Informática na Educação (PPGIE) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), na linha de pesquisa Paradigmas para a Pesquisa sobre Ensino Científico e Tecnológico. / This work describes and discusses engineering profile from historical, cultural and cognitive perspectives, in an attempt to fit contemporary needs based on the multidisciplinary paradigm of Cognitive Sciences. Emphasis is given to Steven Pinker’s book How the mind works and other bibliographic research reported within the Engineering domain. Needs of contemporary Engineering education are analyzed, choosing a pedagogical strategy compatible with the described profile. Didactic project making was the chosen strategy - it comprises the same cognitive structure of the professional activity, including way of thinking, mental operations, behavior, attitude and states of mind. It can also be seen as a theoretical, practical, decision making and living context that supports long term memory consolidation and, as a consequence, supports the activity of learning, following ideas presented by Roger Schank’s book Dynamic Memory Revisited. The work follows a distance learning course based on the same cognitive paradigm chosen to represent the adopted model and strategy. The strategy is based on e-learning-by-doing model introduced by Roger Schank’s book Designing world-class e-learning, which is adopted to plan and to implement an experimental distance course for a project on Geotechnical Engineering, to masters students from the Civil Engineering Graduation Program at Federal University of Rio Grande do Sul, coordinated by professor Fernando Schnaid. The experience is reported and results are qualitatively analyzed with excellent responses from students in both participation and performance. Theoretical and conceptual multidisciplinary frameworks proved to be a reach framework to present and future research related to Engineering education, engineering profile, didactic use of projects adopting the e-learning-by-doing model. This concept can be applied to graduate and undergraduate courses and to teachers´ continuous education. The work is part of the requirements designed to obtain a PhD degree at the Informatics applied to Education Graduation Program (PPGIE), from Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Brazil, in the research line of “Paradigms for the Research on Scientific and Technological Education”.

Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. A estrutura interna do STI, bem como a interface, foram desenvolvidas para que o sistema tivesse condições de acompanhar o aluno durante a solução dos problemas propostos e, desta forma, inferir sobre o nível de conhecimento e aspectos do raciocínio do aluno, habilitando o sistema a agir de acordo com as estratégias implementadas. / The present work aims at developing and implementing a Intelligent Tutoring System in the field of Foundation Engineering, (ITS), a subject of Artificial Intelligence, available from World Wide Web. In the design of this system, a pedagogical strategy defined as Project-Based Learning (PBL) was adopted as a framework given the fact that it is thought to encompass all needs that are necessary in the Engineering profession. Engineering design comprises diagnosis of the boundary conditions of a problem, equation of all the intervenient factors affects its performance and a synthesis of all theoretical concepts related to the Field of knowledge, a set of characteristics that highlight the complexity associated to engineering science that should be necessarily incorporated to engineering learning and education. This frame of reference has been incorporated in the ITS, in a computation environment structured to emulate human tutorial experience. To enhance learning, the system incorporates a number of essential features: a robust model of domain that represents the knowledge of an specialist in foundation engineering, an interface capable of emulating a learning environment that relates the student to this background knowledge, a set of pedagogical schemes that are able to identify the student understanding at every step taken during the solution of case studies. A database containing a variety of multimedia sources on the subject can be accessed at any time to help students in receiving theoretical and practical information required to the solution of the problem. The ITS contains a series of case studies constructed in various levels of complexity implement to enforce students to identify the variables that are associated to each design problem. The internal structure of the system and its interface have been conceived to allow a continuous interaction with the student, capturing his understanding, identifying his needs and given assessment to theoretical information, all in line with the knowledge of the specialist and within the pedagogical implemented strategies.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AdailsonTM_TESE.pdf: 5900813 bytes, checksum: db354a9f57b24c6b32d8cbb3277e0f58 (MD5) Previous issue date: 2012-03-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The study was aimed to test a teaching module on the Zoltan Paul Dienes theory, focusing on the content: The transformation of measurements: length, areas and volumes. The study based on constructivist theory consisted in a methodological intervention with students of the 7th period of the Course of Pedagogy, in Central Campus, Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN). A preliminary study with 40 students called diagnostic evaluation found that students did not understand the concept of measurements transformation and its processing steps. The latter was performed only with the help of the table of measurements transformation with no understanding of the content. He applied a pretest, a set of activities and a post-test. The latter was used as a tool for evaluation of the student learning process. The answers of these ones were evaluated according to the concept of reflective abstraction of Jean Piaget, one of the authors who influenced the Dienes theory / A pesquisa teve como objetivo geral testar um m?dulo de ensino baseado na teoria de Dienes, focalizando o conte?do de transforma??o de medidas de comprimento, ?rea e volume. O estudo baseado na teoria de Zoltan Paul Dienes consistiu numa interven??o metodol?gica com alunos do Curso de Pedagogia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Um estudo preliminar com 40 alunos denominado avalia??o diagn?stica verificou que os alunos n?o compreendiam o conceito de transforma??o de medida, mas somente aplicavam a tabela de convers?o de medidas. A interven??o metodol?gica foi levada a efeito na turma de Pedagogia do 7? per?odo da UFRN. Aplicou-se um pr?-teste, um conjunto de atividades de ensino e um p?s-teste. Este ?ltimo foi utilizado como instrumento de avalia??o da aprendizagem dos alunos. As respostas dos alunos foram avaliadas segundo o conceito de abstra??o reflexionante de Jean Piaget, um dos autores que influenciou a teoria de Zoltan Paul Dienes