Techniques for batch reinforcement learning in robotics

This thesis addresses the Batch Reinforcement Learning methods in Robotics. This sub-class of Reinforcement Learning has shown promising results and has been the focus of recent research. Three contributions are proposed that aim to extend the state-of-art methods allowing for a faster and more stable learning process, such as required for learning in Robotics. The Q-learning update-rule is widely applied, since it allows to learn without the presence of a model of the environment. However, this update-rule is transition-based and does not take advantage of the underlying episodic structure of collected batch of interactions. The Q-Batch update-rule is proposed in this thesis, to process experiencies along the trajectories collected in the interaction phase. This allows a faster propagation of obtained rewards and penalties, resulting in faster and more robust learning. Non-parametric function approximations are explored, such as Gaussian Processes. This type of approximators allows to encode prior knowledge about the latent function, in the form of kernels, providing a higher level of exibility and accuracy. The application of Gaussian Processes in Batch Reinforcement Learning presented a higher performance in learning tasks than other function approximations used in the literature. Lastly, in order to extract more information from the experiences collected by the agent, model-learning techniques are incorporated to learn the system dynamics. In this way, it is possible to augment the set of collected experiences with experiences generated through planning using the learned models. Experiments were carried out mainly in simulation, with some tests carried out in a physical robotic platform. The obtained results show that the proposed approaches are able to outperform the classical Fitted Q Iteration.

Interação didática em língua estrangeira: contributos de um estudo baseado na dimensão sócio-afetiva da aprendizagem colaborativa

Pretendeu-se com este projecto de investigação estudar a interação didática co-construída por alunos do ensino superior em moldes de aprendizagem colaborativa na aula de Inglês língua estrangeira, com enfoque na dimensão sócio-afetiva da aprendizagem. Na base do quadro teórico encontra-se o pressuposto de que o conhecimento é algo dinâmico e construído colaborativamente, e que é na interação didática que emergem os comportamentos verbais reveladores do Saber―Ser/Estar/Aprender dos sujeitos, nomeadamente através da coconstrução e negociação de sentidos. Subjacente portanto ao estudo está a convicção de que “o trabalho crítico sobre a interação permite entender os modos relacionais entre os sujeitos pedagógicos, as relações interpessoais que se estabelecem e articular o desenvolvimento linguístico-comunicativo com o desenvolvimento pessoal e social dos alunos” (Araújo e Sá & Andrade, 2002, p. 82). Esta investigação centra-se exclusivamente nos aprendentes, na sequência de indicações provenientes da revisão de literatura, as quais apontam para uma lacuna nas investigações efetuadas até à data, referente ao número insuficiente de estudos dedicado à interação didática interpares, já que a grande maioria dos estudos se dirige para a relação professor-aluno (cf. Baker & Clark, 2010; Hellermann, 2008; O'Donnell & King, 2014). Por outro lado, o estado da arte relativo às investigações focalizadas na interacção entre aprendentes permite concluir que a melhor forma de exponenciar esta interação será através da aprendizagem colaborativa (cf. Johnson, Johnson, & Stanne, 2000; Slavin, 2014; Smith, Sheppard, Johnson, & Johnson, 2005). Circunscrevemos o nosso estudo à dimensão sócio-afetiva das estratégias de aprendizagem que ocorrem nessas interações, já que a revisão da literatura fez evidenciar a correlação positiva da aprendizagem colaborativa com as dimensões social e afetiva da interação (cf. Byun et al., 2012): por um lado, a dinâmica de grupo numa aula de língua estrangeira contribui grandemente para uma perceção afetiva favorável do processo de aprendizagem, incrementando igualmente a quantidade e a qualidade da interação (cf. Felder & Brent, 2007); por outro lado, a existência, na aprendizagem colaborativa, dos fenómenos de correção dos pares e de negociação de sentidos estimula a emergência da dimensão sócio-afetiva da aprendizagem de uma língua estrangeira (cf. Campbell & Kryszewska,1992; Hadfield, 1992; Macaro, 2005). É neste enquadramento teórico que se situam as nossas questões e objetivos de investigação. Em primeiro lugar procurámos saber como é que um grupo de aprendentes de Inglês língua estrangeira do ensino superior perceciona as estratégias de aprendizagem sócio-afetivas que utiliza em contexto de sala de aula, no âmbito da aprendizagem colaborativa e nãocolaborativa. Procurámos igualmente indagar quais as estratégias de aprendizagem sócio-afetivas passíveis de serem identificadas neste grupo de aprendentes, em situação de interação didática, em contexto de aprendizagem colaborativa. Finalmente, questionámo-nos sobre a relação entre a perceção que estes alunos possuem das estratégias de aprendizagem sócio-afetivas que empregam nas aulas de Inglês língua estrangeira e as estratégias sócio-afetivas identificadas em situação de interação didática, em contexto de aprendizagem colaborativa. No que respeita à componente empírica do nosso projecto, norteámo-nos pelo paradigma qualitativo, no contexto do qual efetuámos um estudo de caso, a partir de uma abordagem tendencialmente etnográfica, por tal nos parecer mais consentâneo, quer com a nossa problemática, quer com a natureza complexa dos processos interativos em sala de aula. A metodologia quantitativa está igualmente presente, pretendendo-se que tenha adicionado mais dimensionalidade à investigação, contribuindo para a triangulação dos resultados. A investigação, que se desenvolveu ao longo de 18 semanas, teve a sala de aula como local privilegiado para obter grande parte da informação. Os participantes do estudo de caso foram 24 alunos do primeiro ano de uma turma de Inglês Língua Estrangeira de um Instituto Politécnico, sendo a investigadora a docente da disciplina. A informação proveio primordialmente de um corpus de interações didáticas colaborativas audiogravadas e posteriormente transcritas, constituído por 8 sessões com uma duração aproximada de uma hora, e das respostas a um inquérito por questionário − construído a partir da taxonomia de Oxford (1990) − relativo à dimensão sócio-afetiva das estratégias de aprendizagem do Inglês língua estrangeira. O corpus gravado e transcrito foi analisado através da categorização por indicadores, com o objetivo de se detetarem as marcas sócio-afetivas das estratégias de aprendizagem mobilizadas pelos alunos. As respostas ao questionário foram tratadas quantitativamente numa primeira fase, e os resultados foram posteriormente triangulados com os provenientes da análise do corpus de interações. Este estudo permitiu: i) elencar as estratégias de aprendizagem que os aprendentes referem utilizar em situação de aprendizagem colaborativa e não colaborativa, ii) detetar quais destas estratégias são efetivamente utilizadas na aprendizagem colaborativa, iii) e concluir que existe, na maioria dos casos, um desfasamento entre o autoconceito do aluno relativamente ao seu perfil de aprendente de línguas estrangeiras, mais concretamente às dimensões afetiva e social das estratégias de aprendizagem que mobiliza, e a forma como este aprendente recorre a estas mesma estratégias na sala de aula. Concluímos igualmente que, em termos globais, existem diferenças, por vezes significativas, entre as representações que os sujeitos possuem da aprendizagem colaborativa e aquelas que detêm acerca da aprendizagem não colaborativa.

English for tourism : contribution to language use through mobile learning

Tourism is growing and is becoming more competitive. Destinations need to find elements which demonstrate their uniqueness, the singularity which allows them to differentiate themselves from others. This struggle for uniqueness makes economies become more competitive and competition is a central element in the dynamics of Tourism. Technology is also an added value for tourism competitiveness, as it allows destinations to become internationalised and known worldwide. In this scenario, research has increased as a means to study Tourism trends in fields such as sociology and marketing. Nevertheless, there are areas in which there is not much research done and which are fundamental: these are the areas concerned with identities, communication and interpersonal relations. In this regard, Linguistics has a major role for different reasons: firstly, it studies language itself and through it, communication, secondly, language conveys culture and, thirdly, it is by enriching language users that innovation in Tourism and in knowledge, as a whole, is made possible. This innovation, on the other hand, has repercussions in areas such as management, internationalisation and marketing as well. It is, therefore, the objective of this thesis to report on how learning experiences take place in Tourism undergraduate English language classes as well as to give an account of enhanced results in classes where mobile learning was adopted. In this way, an alliance between practice and research was established. This is beneficial for the teaching and learning process because by establishing links between research based insight and practice, the outcome is grounded knowledge which helps make solid educational decisions. This research, therefore, allows to better understand if learners accept working with mobile technologies in their learning process. Before introducing any teaching and learning approach, it was necessary to be informed, as well, of how English for tourism programmes are organised. This thesis also illustrates through the premises of Systemic Functional Linguistics that language use can be enhanced by using mobile technology in Tourism undergraduate language classes.

As variedades linguísticas do espanhol e os desafios ao seu ensino/aprendizagem

O Espanhol é, cada vez mais, uma língua de destaque no panorama mundial. Daí que surja a necessidade de garantir a qualidade e constante aprimoramento do ensino/aprendizagem desta língua. Um dos nossos propósitos, com o presente estudo, foi aprofundar e refletir sobre os conhecimentos dos alunos acerca da diversidade (intra)linguística do Espanhol, promovendo, deste modo, a sua valorização. Elaborámos, como ponto de partida, um enquadramento teórico que sustenta a investigação onde abordamos a dimensão atual do Espanhol e das suas variedades, bem como a questão dos estereótipos relacionada com o ensino das variedades (intra)linguísticas espanholas. De seguida, procedemos à implementação de um estudo de caso, tendo em conta o Espanhol como língua internacional e pluricêntrica, com variedades distintas. O referido estudo apresenta contornos de investigação-ação e foi desenvolvido num agrupamento de escolas da região de Aveiro, no ano letivo 2014/2015. No decurso do nosso projeto, socorremo-nos de diversas técnicas e instrumentos de recolha de dados, nomeadamente um inquérito por questionário e fichas de atividades para identificar e descrever os estereótipos dos alunos. Neste projeto, analisamos os resultados de uma investigação onde destacamos, por um lado, os estereótipos que alunos portugueses, do 8.º ano de escolaridade, têm sobre a realidade da língua espanhola e das suas variedades, no mundo; por outro lado, a presença/ausência dessa diversidade (intra)linguística nos manuais escolares que acompanharam a turma-alvo do estudo. Com base nos resultados obtidos, foi realizada ainda uma sessão de sensibilização às variedades do Espanhol. Os resultados demonstram que os manuais escolares analisados contêm visões estereotipadas e redutoras sobre a diversidade linguística espanhola, sobrevalorizando, em certa medida, a norma peninsular. Os dados recolhidos através do inquérito por questionário, permitiram-nos concluir que os alunos possuíam visões estereotipadas sobre o Espanhol e as suas variedades. No entanto, mediante a sessão de sensibilização para a valorização da diversidade linguística espanhola, concluímos que foi criado um espaço de reflexão que permitisse quer a reconstrução de estereótipos quer ainda um espaço de diálogo e debate coletivo sobre como as diferenças da língua a podem enriquecer.