00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IC - INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IC
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13018
Tipo: Dissertação
Título: Detecção de microações em vídeos faciais para análise de carga cognitiva em ambientes de aprendizado multimídia
Autor(es): Costa, Cristóvão da Silva Rodrigues
Primeiro Orientador: Vieira, Thales Miranda de Almeida
metadata.dc.contributor.referee1: Pimentel, Bruno Almeida
metadata.dc.contributor.referee2: Nascimento, Diego Carvalho
Resumo: A evolução tecnológica dos últimos anos, acelerada pela pandemia do Covid19, foi responsável por uma rápida e contínua quebra de paradigmas no ensino, com a adoção de ambientes de aprendizagem multimídia. Durante o processo de aprendizagem nestes ambientes, a absorção do conteúdo pelo discente cai com o aumento do volume de informação transmitida aos alunos, ou seja, quando há uma sobrecarga cognitiva em um ou em ambos os canais visual e verbal. Atualmente são escassos os estudos que utilizam ferramentas de Visão Computacional e Ciência de Dados para a análise da Carga Cognitiva. Ferramentas desta natureza possibilitariam uma análise automatizada de grandes volumes de vídeos, e consequentemente a avaliação e geração de conteúdo multimídia que otimizem o aprendizado dos alunos. Neste trabalho adotou-se um estudo piloto com uma amostra de 13 alunos da faculdade de medicina da Universidad de Atacama, Chile. Assim, foi desenvolvida uma metodologia para extrair e investigar correlações entre características visuais da face dos alunos e a carga cognitiva. Foi usada uma base de vídeos faciais dos alunos assistindo, pela tela do computador, aulas com recursos multimídia. Esta base de vídeos foi inicialmente organizada e pré-processada, aplicando-se em seguida modelos de Aprendizado Profundo para extrair pontos de interesse visuais da face em cada quadro. As micro ações foram previamente anotadas pelo pesquisado e os dados resultantes foram avaliados para identificação de padrões relevantes relacionados à carga cognitiva. Além de responder à investigação principal desta pesquisa, os resultados deste estudo incluem uma prova de conceito para a análise da correlação das expressões faciais com a nota da prova do indivíduo para posterior análise da carga cognitiva em ambientes de aprendizagem multimídia. O código do experimento e das ferramentas foi disponibilizado publicamente através da URL: https://github.com/cristovaor/CAST.
Abstract: The technological evolution of recent years, accelerated by the Covid-19 pandemic, has been responsible for a rapid and continuous paradigm shift in education, with the adoption of multimedia learning environments. During the learning process in these environments, the absorption of content by students decreases as the volume of information transmitted to them increases. In other words, there is a cognitive overload in one or both visual and verbal channels. Currently, there is a scarcity of studies that use Computer Vision and Data Science resources for the analysis of Cognitive Load. Tools of this nature would enable automated analysis of large volumes of videos and, consequently, the evaluation and generation of multimedia content that optimize student learning. In this work, a pilot study was conducted with a sample of 13 students from the School of Medicine at the Universidad de Atacama, Chile. Thus, a methodology was developed to extract and investigate correlations between visual characteristics of the students’ faces and cognitive load. A database of facial videos of students watching multimedia-enhanced lectures on their computer screens was used. This video database was initially organized and preprocessed, followed by the application of Deep Learning models to extract visual points of interest from the face in each frame. Micro-actions were previously annotated by the researcher, and the resulting data were evaluated to identify relevant patterns related to cognitive load. In addition to addressing the main investigation of this research, the results of this study include a proof of concept for analyzing the correlation of facial expressions with individual exam scores, for further analysis of cognitive load in multimedia learning environments. The code for the experiment and the tools was made publicly available at the URL: https://github.com/cristovaor/CAST.
Palavras-chave: Aprendizado de máquina
Teoria da carga cognitiva
Visão computacional
Aprendizagem significativa
Rede neural artificial
Machine learning
Cognitive toad theory
Computer vision
Deep learning
Artificial neural network
Meaningful learning
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Informática
Citação: COSTA, Cristóvão da Silva Rodrigues. Detecção de microações em vídeos faciais para análise de carga cognitiva em ambientes de aprendizado multimídia. 2024. 75 f. Dissertação (Mestrado em Informática) – Programa de Pós-Graduação em Informática, Instituto de Computação, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13018
Data do documento: 31-jul-2023
Aparece nas coleções:Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IC



Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.