| dc.creator | Silva Junior, Braz Araujo da | |
| dc.date.accessioned | 2024-12-17T12:45:40Z | |
| dc.date.available | 2024-12-17T12:45:40Z | |
| dc.date.issued | 2024-10-07 | |
| dc.identifier.citation | SILVA JUNIOR, Braz Araujo da. Rumo ao Ensino de Abstração: Trabalhando Habilidades de Modelagem e Resolução de Problemas Utilizando Gramática de Grafos e Aprendizado Baseado em Jogos. Orientador: Simone André da Costa Cavalheiro. 2024. 235 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2024. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14685 | |
| dc.description.abstract | Computing education has risen and evolved, conquering new spaces and acquiring
recognition from governments and institutions around the world. Beyond the con sistent and increasing demand for professionals in Information and Communications
Technology, computing pervasiveness called for its introduction in basic education, for
all citizens. Powerful education trends, such as Computational Thinking (CT), problem
and project-based learning, maker’s culture, gamification and educational games
progressed powered by the advance of computing. A set of problem-solving skills
based on computing is how CT was conceptualized and gained popularty. However,
the difficulty in defining and treating those skills, such as abstraction, algorithmic
thinking, decomposition and pattern recognition has made CT manifest mostly through
programming. This reignites an old concern, computing education has struggled to
demystify being equated to programming. Computing being far more than the technical
competence to code is the main argument for its introduction in general education.
And this is important even for programming, which should be a step deeper into
computing, not the first. In this regard, this work is an effort to advance the knowledge
and operationability of CT, treating specifically abstraction, centered on the iconic
form it presents itself in computing: the layers of abstraction. The proposed approach
revolves around using Graph Grammars (GG) to specify and play "graph games"
(grames, for short), which is the concept of "graming". It includes the development
of: an educational game engine based on GGs; tools to manage layers of abstraction
based on Hierarchical GG; and an assessment grame to evaluate competencies
related to layers of abstraction, under the principles of the Evidence-Centered Design
(ECD), guiding the creation of proficiency, task and evidence models. This whole
ecosystem showed that it is possible to approach deep, fundamental and abstract
skills, such as abstraction itself, as solid psychometric constructs to be reliably
operationalized while preserving creative and engaging environments. This work also
opened up a wide range of future applications and investigations when it brought GG
from its formal specification origins to game-based learning in basic education. At last,
the engine reinforces the emerging potential of educational tools when powered by AI. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
| dc.language | eng | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
| dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
| dc.subject | Gramática de grafos | pt_BR |
| dc.subject | Educação em computação | pt_BR |
| dc.subject | Especificação | pt_BR |
| dc.subject | Abstração | pt_BR |
| dc.subject | Psicometria | pt_BR |
| dc.subject | Graph grammar | pt_BR |
| dc.subject | Computing education | pt_BR |
| dc.subject | Specification | pt_BR |
| dc.subject | Abstraction | pt_BR |
| dc.subject | Psychometrics | pt_BR |
| dc.title | Towards Teaching Abstraction: Approaching Modeling and Problem-Solving Skills with Graph Grammars and Game-Based Learning | pt_BR |
| dc.title.alternative | Rumo ao Ensino de Abstração: Trabalhando Habilidades de Modelagem e Resolução de Problemas Utilizando Gramática de Grafos e Aprendizado Baseado em Jogos | pt_BR |
| dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-1637-5320 | pt_BR |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/9665311647401513 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2502796658601825 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1 | Foss, Luciana | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1097468139544018 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co2 | Robins, Anthony | |
| dc.contributor.advisor-co2Lattes | Não localizado. | pt_BR |
| dc.description.resumo | O ensino de computação cresceu e evoluiu, conquistando novos espaços e o
reconhecimento de governos e instituições de todo o mundo. Além da consistente e
crescente demanda por profissionais de Tecnologia da Informação e Comunicação, a
difusão da computação clamou por sua introdução na educação básica, para todos os
cidadãos. Tendências poderosas da educação, como o Pensamento Computacional
(PC), aprendizado baseado em problemas e projetos, cultura maker, gamificação
e jogos educacionais progrediram impulsionados pelo avanço da computação. Um
conjunto de hablidades de resolução de problemas é como o PC foi concebido e
ganhou popularidade. No entanto, a dificuldade em definir e tratar tais habilidades,
como abstração, pensamento algorítmico, decomposição e reconhecimento de
padrões tem feito o PC se manifestar majoritariamente através de programação.
Isto reacende uma preocupação antiga, o ensino de computação tem lutado para
desmistificar o fato de ser equiparado à programação. A computação ser muito mais
do que a competência técnica para programar é o principal argumento para sua
introdução no ensino geral. E isso é importante até mesmo para programação, que
deve ser um passo mais adiante na computação, não o primeiro. Neste sentido, este
trabalho é um esforço para avançar o conhecimento e a operacionalização do PC,
tratando especificamente abstração, centrada na forma icônica que ela se revela na
computação: as camadas de abstração. A abordagem proposta gira em torno do
uso de Gramática de Grafos (GG) para especificar e jogar “jogos de grafos” (grames,
abreviação do inglês graph games), que é o conceito de “graming”. O trabalho inclui
o desenvolvimento de: um motor de jogos educacional baseado em GG; ferramen tas para manusear camadas de abstração baseadas em GG Hierárquicas; e um
grame-teste para avaliar competências relacionadas a camadas de abstração, sob os
princípios do Design Centrado em Evidências (ECD), guiando a criação de modelos
de proficiência, tarefa e evidênca. Todo este ecossistema demonstrou que é possível
abordar habilidades complexas, fundamentais e abstratas, como a abstração em si,
como construtos psicométricos sólidos para serem confiavelmente operacionalizados
enquanto mantemos os ambientes criativos e atraentes. Este trabalho também abriu
uma vasta gama de aplicações e investigações futuras ao trazer GG de suas origens
na especificação formal para o aprendizado baseado em jogos na educação básica. Por fim, o motor de jogos reforça o imenso potencial emergente de ferramentas educacionais ao serem potencializadas por inteligência artificial. | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Computação | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Cavalheiro, Simone André da Costa | |
| dc.subject.cnpq1 | CIENCIA DA COMPUTACAO | pt_BR |