ARPIAGRAMA: Uma Mesa Interativa Acessível para Diagramas de Caso de Uso

Defesa de: Tese de Doutorado
Candidato(a): Pablo Nunes Vargas
Data: 28 de outubro de 2026, às 14h30
Local: Por videoconferência
Link para a defesa: https://meet.google.com/daz-aoak-nvy

Resumo

Representações não textuais, como diagramas, gráficos e fluxogramas, são empregadas em diferentes atividades educacionais, especialmente nas áreas de Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática (CTEM). Entretanto, seu caráter visual e espacial ainda produz barreiras para pessoas com Deficiência Visual (DV), que frequentemente dependem de adaptações manuais, descrições elaboradas por terceiros ou tecnologias assistivas que não preservam adequadamente a estrutura e os relacionamentos dessas representações. Esta tese teve como objetivo investigar barreiras, necessidades e formas de interação relacionadas às representações não textuais e, com a participação de discentes com DV e docentes, desenvolver e avaliar uma solução assistiva para apoiar a criação e a compreensão de diagramas de caso de uso da Unified Modeling Language (UML). A pesquisa aplicada, exploratória e descritiva adotou uma abordagem de métodos mistos, orientada pelo design thinking e por um processo centrado nos usuários. Na fase de empatia, foram articuladas evidências provenientes de uma revisão da literatura, questionários, observação em contexto educacional e entrevistas com os envolvidos. Os resultados subsidiaram a elaboração de mapas de empatia, personas e cinco sessões de brainstorming, nas quais dois protótipos foram desenvolvidos e refinados com a participação de discentes com DV e docentes desses discentes. Esse processo resultou no Arpiagrama, uma solução multimodal que integra peças impressas em 3D, grade tátil, visão computacional, retornos sonoros e visuais, exploração tátil, descrição contextual baseada em inteligência artificial e ajuda externa. A solução funcional foi avaliada por dez participantes, sendo seis discentes com DV e quatro docentes sem DV com experiência em contextos educacionais envolvendo esse público. A avaliação combinou tarefas de criação e compreensão, medidas de tempo e conclusão, a System Usability Scale (SUS), perguntas complementares, entrevistas, observações e análise temática. Na tarefa de criação, oito participantes concluíram todas as 23 ações previstas, resultando em uma taxa de conclusão integral de 80%; no total, foram realizadas corretamente 228 das 230 ações esperadas. Na tarefa de compreensão, todos os participantes responderam corretamente às cinco afirmações, alcançando uma taxa de conclusão de 100%. A média da SUS foi de 91,0, indicando uma percepção favorável de usabilidade no grupo avaliado. A análise qualitativa evidenciou a importância da representação concreta e multimodal, a diversidade das estratégias de construção espacial, a relação entre confiabilidade da interação e a necessidade de recursos configuráveis. Como contribuições, a tese apresenta o Arpiagrama, documenta o processo pelo qual as necessidades identificadas junto aos usuários foram progressivamente transformadas em requisitos e decisões de design, bem como apresenta quatro implicações para tecnologias assistivas voltadas a diagramas: diferenciar operacionalmente criação e compreensão; preservar a equivalência semântica entre arranjos espaciais; comunicar os estados do sistema por retornos progressivos e configuráveis; e manter os requisitos de acessibilidade abertos à revisão. Os resultados fornecem evidências iniciais de que o Arpiagrama pode apoiar a criação e a compreensão de diagramas de caso de uso no contexto investigado.

Abstract

Non-textual representations, such as diagrams, graphs, and flowcharts, are used in various educational activities, particularly in Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM). However, their visual and spatial nature continues to create barriers for people with Visual Impairments (VI), who often rely on manual adaptations, descriptions provided by others, or assistive technologies that do not adequately preserve the structure and relationships of these representations. This thesis aimed to investigate barriers, needs, and interaction approaches related to non-textual representations and, with the participation of students with VI and teachers, to develop and evaluate an assistive solution to support the creation and comprehension of Unified Modeling Language (UML) use case diagrams. This applied, exploratory, and descriptive research adopted a mixed-methods approach, guided by design thinking and a user-centered process. During the empathy phase, evidence was gathered from a literature review, questionnaires, observations in an educational setting, and interviews with stakeholders. The findings informed the development of empathy maps, personas, and five brainstorming sessions, during which two prototypes were developed and refined with the participation of students with VI and their teachers. This process resulted in Arpiagrama, a multimodal solution that integrates 3D-printed pieces, a tactile grid, computer vision, auditory and visual feedback, tactile exploration, artificial intelligence-based contextual descriptions, and external assistance. The functional solution was evaluated by ten participants, including six students with VI and four teachers without VI who had experience in educational contexts involving this population. The evaluation combined creation and comprehension tasks, time and completion measures, the System Usability Scale (SUS), supplementary questions, interviews, observations, and thematic analysis. In the creation task, eight participants completed all 23 planned actions, resulting in an 80% full completion rate; overall, 228 of the 230 expected actions were performed correctly. In the comprehension task, all participants correctly answered all five statements, achieving a 100% completion rate. The mean SUS score was 91.0, indicating a favorable perception of usability among the evaluated participants. The qualitative analysis highlighted the importance of concrete and multimodal representations, the diversity of spatial construction strategies, the relationship between interaction reliability and the need for configurable features. As contributions, this thesis presents Arpiagrama, documents the process through which needs identified with users were progressively translated into requirements and design decisions, and proposes four implications for assistive technologies designed for diagrams: operationally distinguishing between creation and comprehension; preserving semantic equivalence across spatial arrangements; communicating system states through progressive and configurable feedback; and keeping accessibility requirements open to revision. The results provide preliminary evidence that Arpiagrama can support the creation and comprehension of use case diagrams in the investigated context.

Banca Examinadora

• Profa. Daniela Gorski Trevisan, UFF – Presidente
• Profa. Luciana Cardoso de Castro Salgado, UFF
• Prof. José Viterbo Filho, UFF
• Prof. Cristiano Maciel, UFMT
• Profa. Carolina Yukari Veludo Watanabe, UNIR

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Leitura Recomendada em Metodologia de Pesquisa

Para quem está iniciando ou revisando os fundamentos metodológicos de uma pesquisa em Ciência da Computação, seguem algumas referências clássicas e amplamente utilizadas em Mestrados e Doutorados da área:

1. Wazlawick, R. S. (2017). Metodologia de Pesquisa para Ciência da Computação. Editora Campus/Elsevier.
2. Creswell, J. W., & Creswell, J. D. (2018). Research Design: Qualitative, Quantitative, and Mixed Methods Approaches. SAGE Publications.
3. Yin, R. K. (2018). Case Study Research and Applications: Design and Methods. SAGE Publications.
4. Wohlin, C., Runeson, P., Höst, M., Ohlsson, M. C., Regnell, B., & Wesslén, A. (2012). Experimentation in Software Engineering. Springer.
5. Basili, V. R., Caldiera, G., & Rombach, H. D. (1994). The Goal Question Metric Approach. Encyclopedia of Software Engineering, Wiley.
6. Glass, R. L., Ramesh, V., & Vessey, I. (2004). An Analysis of Research in Computing Disciplines. Communications of the ACM, 47(6).
7. Shaw, M. (2003). Writing Good Software Engineering Research Papers. Proceedings of the 25th International Conference on Software Engineering (ICSE).
8. Easterbrook, S., Singer, J., Storey, M.-A., & Damian, D. (2008). Selecting Empirical Methods for Software Engineering Research. In Guide to Advanced Empirical Software Engineering, Springer.
9. Kitchenham, B., & Charters, S. (2007). Guidelines for Performing Systematic Literature Reviews in Software Engineering. EBSE Technical Report.
10. Booth, W. C., Colomb, G. G., & Williams, J. M. (2016). The Craft of Research. University of Chicago Press.

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Publicado por Maiquel Gomes — maiquelgomes.com.br