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Submitted by Severina Oliveira (severina.sueli@ufcg.edu.br) on 2019-07-01T18:53:48Z No. of bitstreams: 1 IG IBERT BITTENCOURT SANTANA PINTO-TESE (PPGCC) 2009.pdf: 15333524 bytes, checksum: 7cbbd8bc4c7e33452940aa4df15f10f1 (MD5) Made available in DSpace on 2019-07-01T18:53:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IG IBERT BITTENCOURT SANTANA PINTO-TESE (PPGCC) 2009.pdf: 15333524 bytes, checksum: 7cbbd8bc4c7e33452940aa4df15f10f1 (MD5) Previous issue date: 2009-08-14 A presente pesquisa está relacionada à concepção e construção de sistemas educacionais mediados por computador dotados de adaptatividade e baseados na Web semântica, integrando técnicas e tecnologias provenientes da Inteligência Artifical e Web Semântica. Nesse sentido, esta tese apresenta uma solução para viabilizar a construção efetiva dos sistemas em pauta, consistindo especificamente na integração de ontologias, agentes e serviços semânticos. Para tanto, foram estabelecidos os seguintes objetivos: 1) propor um modelo conceitual para construção de tais ambientes educacionais; 2) propor e implementar um modelo computacional baseado em ontologias, agentes e serviços semânticos e 3) propor e implementar um modelo de infraestrutura para interoperabilidade entre aplicações educacionais. Para avaliação da proposta foram definidos três estudos de casos, abrangendo os domínios de Matemática e Medicina. Os resultados alcançados mostraram-se adequados, tendo como contribuição a concepção e desenvolvimento de tais modelos, as quais correspondem: i) à proposição dos modelos para ambientes educacionais adaptativos e semânticos; ii) à garantia do desenvolvimento e manutenção de ambientes educacionais adaptativos e semânticos de forma mais fácil; iii) à possibilidade de produção em larga escala de tais ambientes e para as diversas áreas do conhecimento e iv) à possibilidade de permitir que instituições de ensino possam cooperar na produção de materiais educacionais e no acesso aos estudantes que necessitem deste tipo de tecnologia, tanto no Brasil quanto em outros países. This research examines the design and effective development of adaptive and semantic Web-based educational systems, integrating artificial intelligence techniques and semantic Web-based technologies. In this sense, this research presents a solution in order to ensure the effective construction of such educational systems, which means the integration of ontologias, agents and semantic Web services. As a consequence, the following goals are 1) to propose a conceptual model to build such educational environments; 2) to propose and to implement a computational model based on ontologies, agents, and semantic Web services; 3) to propose and to implement an interoperability model between edudational applications. Moreover, results obtained from three case studies (within Math and Medicine domains) are provided to evaluate the feasability of the thesis. The outcomes achieved were the conception and development of such models and the contributions are summarized as follows: i) the proposition of models to adaptive and semantic Web-based educational environments; ii) to ensure the development and maintenance of such educational sysems in an easy way; iii) to provide an structure to large-scale production of such environments and to different domains and iv) to provide the capability for universities to cooperate in the production of learning resources and access to students who needs this kind of technology as in Brazil as in abroad.

This dissertation presents the design and development of an agent-based interactive learning environment based on the Mathema Model. Such model adopts a problem-based learning approach as a pedagogical method that is achieved in an interaction environment that is populated by software and human agents (students and teachers), working together in favour of the human learners. This interaction occurs aiming at helping human learners to solve problems into given knowledge domain. This model aims to help learners during several phases involved in the build solution process, including the problem analysis. With this sense, the interaction between three agent categories was modeled: human learner agent, teacher and artificial tutoring agent. This work proposes a platform for building agent-based interactive learning environments, supporting as framework to developers/software engineers as authoring to non developers users like teachers and knowledge engineers. In addition, the platform has collaborative tools, an ontology-based infrastructure and an agent society that help at the domain modeling and problem solving process (through artificial intelligence techniques). It was conducted two case studies (at legal domain and health domain) and an initial investment at mathematical domain that demonstrate that the proposed platform is feasible. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ní­vel Superior O presente trabalho aborda a concepção e desenvolvimento de ambientes interativos de aprendizagem (AIAs) baseados em agentes, mais especificamente, seguindo o modelo de arquitetura multiagente do Mathema. Tal modelo é definido com base em uma estratégia de aprendizagem baseada em problemas, disposta em um cenário onde agentes artificiais e humanos (alunos e professores) interagem com vistas a ajudar aprendizes humanos a resolver problemas em um determinado domí­nio de conhecimento. Nesse sentido, esse modelo propõe-se a ajudar os aprendizes durante as várias fases para a construção de uma solução, incluindo a análise do problema. Para tanto, modelou-se três categorias de interações: o agente aprendiz humano, o professor e o agente tutor artificial. Neste trabalho, propõe-se uma plataforma para construção de ambientes interativos de aprendizagem baseados em Agentes, dando suporte tanto de um framework, para os engenheiros de software/desenvolvedores, quanto de um sistema de autoria para os usuários não programadores poderem configurar o domí­nio de ensino. Além disso, tal plataforma possui ferramentas de colaboração, infraestrutura baseada em ontologia e uma sociedade de agentes que auxiliam na modelagem do domí­nio e resolução de problemas (através de técnicas de Inteligência Artificial). A fim de experimentar e validar a plataforma proposta foram desenvolvidos dois estudos de casos, um na área de direito e o outro em medicina, além de ter sido iniciado um investimento em matemática.

The technology present in today’s world has impacted considerably the way people live their lives, including the educational context, which has competing students’ interest with technologies such as the internet or video games. In that sense, the academy has sought ways to make the educational process more attractive to students, and through the Flow Experience students could provide in-school tasks in an intrinsic way. Introduced by Csikszentmihalyi, Flow Theory defines a state of mind where the individual is focused on his task so deeply that he does not even notice the passing of time, causing na autotelic experience. This masters research aims to investigate the consequences of a gamified educational environment with elements of competition and collaboration in the students’ flow experience. For this, an experimento was carried out with 127 students distributed among four groups (Individual, In Group, Individual Competition and Group Competition) in computer-supported learning sessions. Subjects were evaluated for the flow experience after the task was performed. Results suggest that both competition and collaboration applied alone has no effect on the flow experience. However, when applied together, they had significant effects on the flow experience. A tecnologia presente no mundo atual tem impactado consideravelmente a maneira como as pessoas vivem, incluindo o contexto educacional, que tem que competir o interesse dos alunos com tecnologias como a internet ou videogames. Nesse sentido, a academia tem procurado maneiras de tornar o processo educacional mais atraente para os alunos, e através da Experiência de Fluxo o estudantes poderiam realizar a tarefa educacionais de uma maneira intrinsecamente gratificante. Introduzida por Csikszentmihalyi, a Teoria de Fluxo define um estado mental onde o individuo está focado em sua tarefa de forma tão profunda que nem percebe a passagem tempo, causando uma experiência autotélica. Esta pesquisa de mestrado tem como objetivo investigar as consequências de um ambiente educacional gamificado com elementos de competição e colaboração na experiência de fluxo dos estudantes. Para isso, foi realizado um experimento com 127 alunos alunos distribuídos entre quatro grupos (Individual, Em Grupo, Competição Individual e Competição em Grupo) em sessões de aprendizagem suportada por computador. Os sujeitos foram avaliados quanto a experiência de fluxo após a realização da tarefa. Os resultados obtidos sugerem que tanto a competição quanto a colaboração aplicadas isoladamente não surtem efeito na experiência de fluxo. No entanto, quando aplicadas em conjunto, apresentaram efeito significativo na experiência de fluxo.

Educational Technology (Edtech) has impacted the way humans learn and teach, e.g., improving students’ engagement, bolstering collaboration, increasing learning retention, and assisting teachers in creating and delivering new contents. However, researchers have highlighted that issues related to gender equality like gender stereotypes need to be addressed in order to promote plural and inclusive learning settings. In fact, recent findings show stereotypes have impacted several aspects in the learning process, e.g., performance, engagement, confidence, self-image, and anxiety. However, to address those issues, we require in advance to find out whether a given educational technology is stereotyped. Given that scenario, we propose an approach based on supervised learning classifiers to detect gender stereotypes in online educational environments. The method consisted of gathering situational cues of stereotype threat, i.e., textual contents and color schemes from web pages to develop and validate a machine learning predictive model. In addition, in order to validate the problem and gather more information about the impact of gender stereotypes in such settings, we primarily performed a systematic review to highlight evidence in the field and summarized the findings among different types of educational technologies and their implications in the last 20 years. The review also shows methodological approaches used along with those years and the limitations of such studies. Regarding predictive models, our approach showed a high precision on predicting gender stereotype threat in online settings. We also implemented the approach and applied it towards top-ranked universities’ web pages and the results suggest the presence of male bias in such settings.We discuss those findings and present a research agenda to underline research points that should be concerned when investigating gender stereotypes and educational technologies. Tecnologia educacional (Edtech) tem impactado o modo como aprendemos e ensinamos, por exemplo, melhorando o engajamento de alunos, reforçando a colaboração, aumentando a retenção de aprendizado e ajudando professores a criar e distribuir novos conteúdos. No entanto, pesquisadores destacam que questões relacionadas à igualdade de gênero, como os estereótipos de gênero, precisam ser abordadas para promover contextos de aprendizagem plurais e inclusivos. De fato, descobertas recentes mostram que os estereótipos afetam vários aspectos no processo de aprendizagem, por exemplo, desempenho, engajamento, confiança, auto-imagem e ansiedade. No entanto, para abordar essas questões, precisamos antecipadamente descobrir se uma dada tecnologia educacional é estereotipada ou não. Diante desse cenário, propomos uma abordagem baseada em classificadores de aprendizagem supervisionada para detectar estereótipos de gênero em ambientes educacionais online. O método consiste na coleta de pistas situacionais de ameaça de estereótipos, isto é, conteúdos textuais e esquemas de cores de páginas Web para desenvolver e validar um modelo preditivo de aprendizagem de máquina. Além disso, a fim de validar o problema e reunir mais informações sobre o impacto dos estereótipos de gênero em tais contextos, realizamos uma revisão sistemática para destacar evidências e destacar as descobertas entre diferentes tipos de tecnologias educacionais e nos últimos 20 anos. A revisão também mostra abordagens metodológicas ao longe desses anos e as limitações de tais estudos. Em relação aos modelos preditivos, nossa abordagem mostrou uma alta precisão na previsão de ameaças de estereótipos de gênero em ambientes online. Também implementamos a abordagem e a aplicamos às páginas Web de universidades que se destacam no ranking mundial e os resultados sugerem a presença de estereótipos masculinos nas mesmas. Discutimos esses achados e apresentamos uma agenda de pesquisa para sublinhar os pontos que carecem de uma atenção especial na investigação de estereótipos de gênero e tecnologias educacionais.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-04T13:17:59Z No. of bitstreams: 1 DIEGO DERMEVAL MEDEIROS DA CUNHA MATOS - TESE (PPGCC) 2017.pdf: 5848671 bytes, checksum: b890812e50eefda440fc048fd77b0f93 (MD5) Made available in DSpace on 2018-06-04T13:17:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIEGO DERMEVAL MEDEIROS DA CUNHA MATOS - TESE (PPGCC) 2017.pdf: 5848671 bytes, checksum: b890812e50eefda440fc048fd77b0f93 (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 Sistemas Tutores Inteligentes (STIs) têm recibo a atenção de acadêmicos e profissionais desde da década de 70. Tem havido um grande número de estudos recentes em apoio da efetividade de STIs. Entretanto, é muito comum que estudantes fiquem desengajados ou entediados durante o processo de aprendizagem usando STIs. Para considerar explicitamente os aspectos motivacionais de estudantes, pesquisadores estão cada vez mais interessados em usar gamificação em conjunto com STIs. Contudo, apesar de prover tutoria individualizada para estudantes e algum tipo de suporte para professores, estes usuários não têm recebido alta prioridade no desenvolvimento destes tipos de sistemas. De forma a contribuir para o uso ativo e personalizado de STIs gamificados por professores, três problemas técnicos devem ser considerados. Primeiro, projetar STI é muito complexo (deve-se considerar diferentes teorias, componentes e partes interessadas) e incluir gamificação pode aumentar significativamente tal complexidade e variabilidade. Segundo, as funcionalidades de STIs gamificados podem ser usadas de acordo com vários elementos (ex.: nível educacional, domínio de conhecimento, teorias de gamificaçãoe STI, etc). Desta forma, é imprescindível tirar proveito das teorias e práticas de ambos os tópicos para reduzir o espaço de design destes sistemas. Terceiro, para efetivamente auxiliar professores a usarem ativamente estes sistemas, faz-se necessário prover uma solução simples e usável para eles. Para lidar com estes problemas, o principal objetivo desta tese é projetar uma solução computacional de autoria para fornecer aos professores uma forma de personalizar as funcionalidades de STIs gamificados gerenciando a alta variabilidade destes sistemas e considerando as teorias/práticas de gamificação e STI. Visando alcançar este objetivo, nós identificamos o espaço de variabilidade e o representamos por meio do uso de uma abordagem de modelagem de features baseada em ontologias (OntoSPL). Desenvolvemos um modelo ontológico integrado (Ontologia de tutoria gamificada ou Gamified tutoring ontology) que conecta elementos de design de jogos apoiados por evidências no domínio de e-learning, além de teorias e frameworks de gamificação aos conceitos de STI. Finalmente, desenvolvemos uma solução de autoria (chamada AGITS) que leva em consideração tais ontologias para auxiliar professores na personalização de funcionalidades de STIs gamificados. As contribuições deste trabalho são avaliadas por meio da condução de quatro estudos empíricos: (1) conduzimos um experimento controlado para comparar a OntoSPL com uma abordagem de modelagem de features bem conhecida na literatura. Os resultados sugerem que esta abordagem é mais flexível e requer menos tempo para mudar; (2) avaliamos o modelo ontológico integrado usando um método de avaliação de ontologias (FOCA) com especialistas tanto de contexto acadêmico quanto industrial. Os resultados sugerem que as ontologias estão atendendo adequadamente os papeis de representação do conhecimento; (3) avaliamos versões não-interativas da solução de autoria desenvolvida com 59 participantes. Os resultados indicam uma atitude favorável ao uso da solução de autoria projetada,nos quais os participantes concordaram que a solução é fácil de usar, usável, simples, esteticamente atraente,tem um suporte bem percebido e alta credibilidade; e (4) avaliamos, por fim,versões interativas (do zero e usando um modelo) da solução de autoria com 41 professores. Os resultados sugerem que professores podem usar e reusar, com um alto nível de aceitação, uma solução de autoria que inclui toda a complexidade de projetar STI gamificado. Intelligent Tutoring Systems (ITSs) have been drawing the attention of academics and practitioners since early 70’s. There have been a number of recent studies in support of the effectiveness of ITSs. However, it is very common that students become disengaged or bored during the learning process by using ITSs. To explicitly consider students’ motivational aspects, researchers are increasingly interested in using gamification along with ITS.However, despite providing individualized tutoring to students and some kind of support for teachers, teachers have been not considered as first-class citizens in the development of these kinds of systems. In order to contribute to the active and customized use of gamified ITS by teachers, three technical problems should be considered. First, designing ITS is very complex (i.e., take into account different theories, components, and stahekolders) and including gamification may significantly increase such complexity and variability. Second, gamified ITS features can be used depending on several elements (e.g., educational level, knowledge domain, gamification and ITS theories, etc). Thus, it is imperative to take advantage of theories and practices from both topics to reduce the design space of these systems. Third, in order to effectively aid teachers to actively use such systems, it is needed to provide a simple and usable solution for them. To deal with these problems, the main objective of this thesis is to design an authoring computational solution to provide for teachers a way to customize gamified ITS features managing the high variability of these systems and considering gamification and ITS theories/practices. To achieve this objective, we identify the variability space and represent it using an ontology-based feature modeling approach (OntoSPL). We develop an integrated ontological model (Gamified tutoring ontology) that connects evidence-supported game design elements in the e-learning domain as well as gamification theories and frameworks to existing ITS concepts. Finally, we develop an authoring solution (named AGITS) that takes into account these ontologies to aid teachers in the customization of gamified ITS features. We evaluate our contributions by conducting four empirical studies: (1) we perform a controlled experiment to compare OntoSPL against a well-known ontology-based feature modeling approach. The results suggest that our approach is more flexible and requires less time to change; (2) we evaluate the ontological integrated model by using an ontology evaluation method (FOCA) with experts from academic and industrial settings. The results suggest that our ontologies are properly targeting the knowledge representation roles; (3) we evaluate non-interactive versions of the designed authoring solution with 59 participants. The results indicate a positive attitude towards the use of the designed authoring solutions, in which participants agreed that they are ease to use, usable, simple, aesthetically appealing, have a well-perceived system support and high credibility; and (4) we also evaluate interactive versions (scratch and template) of our authoring solution with 41 teachers. The results suggest that teachers can use and reuse, with a high acceptance level, an authoring solution that includes all the complexity to design gamified ITS.

Recently, some indicators have revealed that a significant part of students from basic education present insufficient domain on reading (Portuguese language) and on problem resolution (Mathematics). Such fact demonstrates that equitable education and of quality still is a challenge to Brazil. However, there is a large expectation from that the access to adaptive learning technologies and their adoption on schools be a potential tool to support teachers and to significantly impact the pedagogical results. This kind of technologies have present some drawbacks such as unsuitable usage, boredom, lack of interest or motivation, among others factors, claiming more empirical investigations. To minimize this kind of behavior, recent studies propose the usage of gamifying elements to increase the commitment and promote the apprenticeship into online educational environments. In this context, this work aims to extract good and bad pedagogical practices from teaching and learning processes using a Gamified Intelligent Tutor System (ITS) in the Elementary School. We performed a mixed empirical study with teachers and students from elementary school, on the domain of Portuguese language and Mathematics. The present study with controlled experimental design was held at the São Sebastião municipality, located on the state of Alagoas, with pre-test and post-test application, with 191 students and 12 teachers of 4 randomly selected public schools. At the experimental group, students and teachers utilized a gamified ITS (called MeuTutor) during nine months, whereas participants of the control group don’t utilize adaptive technology. After the end of the experiment, we performed a statistical analysis of the data through beta regression model and diagnosis analysis to check whether a certain model is a suitable representation of the data. Furthermore, we applied the Framework Analysis as a qualitative analysis approach. This framework is an analytical process, with some stages that involve a filtering systematic process, mapping, and material's classification in accordance with the research questions. The results stated: (i) improvement on the apprenticeship of students with the usage of the gamified ITS, on the domain of Portuguese language and Mathematics; (ii) male students obtained a performance on math of 18.13% higher than female students; (iii) usage of the MeuTutor's platform by male students presented a growth of 49.18% against 22.14% for female students on the domain of the Portuguese language; (iv) the elements of gamification "level" and "trophy" indicated a growth in the performance of students of 2.1% on Portuguese language and 3% on the domain of Mathematics. However, the gamification elements "points" and "ranking" don’t present significant evidences; (v) extraction of good and bad pedagogical practices with the usage of a gamified ITS, on the context of the basic education. Therefore, we conclude the usage of a gamified ITS aligned to the teaching-learning processes significantly contributes to the improvement of performance of students in specific knowledge domains. Recentemente, alguns indicadores educacionais revelaram que uma parcela significativa dos estudantes da educação básica apresenta domínio insuficiente em leitura (Língua Portuguesa) e na resolução de problemas (Matemática). Diante disto, nota-se que a educação, equitativa e de qualidade, ainda é um desafio para o Brasil. Entretanto, existe uma grande expectativa de que o acesso às tecnologias de aprendizagem adaptativa e sua adoção na escola seja uma ferramenta potencial para auxiliar o professor e impactar de forma significativa os resultados pedagógicos. Porém, esse tipo de tecnologia têm apresentado alguns problemas, tais como, o uso inadequado, tédio, falta de interesse ou motivação, entre outros fatores e necessita de mais investigações empíricas. Para minimizar esse tipo de comportamento, estudos recentes propõe o uso de elementos de gamificação para aumentar o engajamento e promover a aprendizagem em ambientes educacionais online. Neste contexto, esta dissertação tem como objetivo extrair boas e más práticas pedagógicas a partir de processos de ensino e de aprendizagem usando um Sistema Tutor Inteligente gamificado no Ensino Fundamental. Para tanto, realizou-se um estudo empírico misto com professores e estudantes do ensino fundamental, no domínio de Língua Portuguesa e Matemática. O presente estudo com design de experimento controlado foi realizado no município de São Sebastião, localizado na região agreste do Estado de Alagoas, com aplicação de pré-teste e pós-teste, com 191 estudantes e envolveu doze professores de quatro escolas públicas. No grupo experimental, os estudantes e professores utilizaram um STI gamificado (denominado MeuTutor) durante um período de nove meses, enquanto que, os participantes do grupo de controle não utilizaram nenhuma tecnologia adaptativa. Após o término do experimento, foi realizada a análise estatística dos dados através do modelo de regressão beta e análises de diagnóstico para verificar se um determinado modelo é uma representação adequada dos dados. Além disso, foi aplicado o Framework Analysis como abordagem de análise qualitativa. O Framework Analysis é um processo analítico, com um número distinto de etapas interligado que envolve um processo sistemático de filtragem, mapeamento e classificação do material de acordo com as questões de pesquisa. Os resultados mais relevantes mostram: i) melhoria na aprendizagem dos estudantes com o uso do STI gamificado, no domínio de Língua Portuguesa e Matemática; ii) estudantes do gênero masculino obtiveram um desempenho em Matemática de 18.13% superior aos estudantes do gênero feminino; iii) uso da plataforma MeuTutor pelos estudantes do gênero masculino apresentou um aumento no desempenho de 49.18%, contra 22.14% para os estudantes do gênero feminino no domínio de Língua Portuguesa; iv) os elementos de gamificação “nível” e “troféu” evidenciou um aumento no desempenho dos estudantes, de 2.1% em Língua Portuguesa e 3.0% no domínio de Matemática. Porém, os elementos de gamificação pontos e ranking não apresentaram evidências significantes; v) extração das boas e más práticas pedagógicas com o uso de um STI gamificado, no contexto da educação básica. Portanto, podemos concluir que o uso de STI gamificado alinhado aos processos de ensino e de aprendizagem contribui significativamente para melhoria do desempenho dos estudantes da educação básica em domínios específicos do conhecimento.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-04T15:11:46Z No. of bitstreams: 1 RANILSON OSCAR ARAÚJO PAIVA - TESE (PPGCC) 2017.pdf: 11842712 bytes, checksum: ac3058f290c36c90ab21ce1a9820b601 (MD5) Made available in DSpace on 2018-06-04T15:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RANILSON OSCAR ARAÚJO PAIVA - TESE (PPGCC) 2017.pdf: 11842712 bytes, checksum: ac3058f290c36c90ab21ce1a9820b601 (MD5) Previous issue date: 2017 Vivemos uma mudança no paradigma educacional onde se busca prover educação de qualquer lugar, a qualquer momento e para qualquer pessoa, utilizando tecnologias digitais da informação e comunicação. Há um interesse global no ensino à distância, mas não há um aumento equivalente de suporte aos professores e tutores responsáveis por manter tais cursos. Essa deficiência acentua os problemas e desafios existentes na gestão de cursos a distância, pois com o tempo mais estudantes aderem ao ensino a distância, requerendo a criação de novos cursos e turmas, incrementando a quantidade de estudantes sendo sub-servidos em termos de apoio pedagógico. Isso é evidenciado pelo grande número de desistências e falhas em tais cursos, particularmente, nos MOOCs (Cursos Online Massivos e Abertos), que os estudantes justificam como falta de suporte. Esta tese propõe uma solução de autoria para guiar a tomada de decisões pedagógicas em ambientes online de aprendizagem, tendo sido aplicada em um MOOC. A proposta visa auxiliar professores e tutores (1) a descobrir situações de interesse pedagógico ocorrendo em seus cursos; (2) compreender essas situações; (3) tomar decisões para aborda-las e; (4) monitorar e avaliar o impacto da decisão tomada. As interações em tais cursos geram grande quantidade e diversidade de dados, sendo possível extrair informações pedagogicamente relevantes. Entretanto, professores e tutores não dominam a tecnologia necessária para utilizar esses dados, nem é prático ou apropriado solicitar que sejam treinados para tanto. A proposta se fundamenta na tomada de decisões informada por dados educacionais, na visualização de dados e nos sistemas de autoria para promover a cooperação entre a inteligência artificial e a inteligência humana. Realizamos dois experimentos para: (1) avaliar se o processo auxilia professores e tutores a tomar decisões pedagógicas úteis e em tempo de curso; (2) avaliar se a solução de autoria guia a tomada de decisões pedagógicas de professores e tutores. Os resultados sugerem que o processo trouxe benefícios à tomada de decisões pedagógicas e que a solução de autoria foi capaz de guiar a tomada de decisões pedagógicas em tempo de curso e que sua utilidade e facilidade foram percebidas positivamente por professores e tutores. We are experiencing changes in the educational paradigm. There is a quest to provide education from anywhere, at any time and for anyone, using digital information and communication technologies. There is a global interest in distance learning, but there is no equivalent increase in support for teachers and tutors responsible for maintaining such courses. This difference accentuates the problems and challenges in managing distance courses once that, over time, more students join distance learning, requiring the creation of new courses and classes, increasing the number of distance students being sub-served in terms of pedagogical support. This is evidenced by the large number of dropouts and faiilures in such courses, particularly in MOOCs (Massive Open Online Courses), that students justify as lack of support. This thesis proposes an authoring solution to guide the pedagogical decision making in online learning environments, which was applied in a MOOC. The proposal aims to help teachers and tutors (1) to discover situations of pedagogical interest occurring in their courses; (2) understand these situations; (3) make decisions to address them; (4) monitor and evaluate the impact of the decision made. The interactions in such courses generate considerable quantity and diversity of data,allowing the extraction of pedagogically relevant information. However, teachers and tutors do not master the technology needed to use this data, nor is it practical or appropriate to ask them to be trained to do so. Our proposal is based on informed decision making by educational data, data visualization and authoring systems to promote cooperation between artificial intelligence and human intelligence. We conducted two experiments to: (1) evaluate whether the process helps teachers and tutors to make useful and time-course pedagogical decisions; (2) to evaluate if the authoring solution guides the pedagogical decision making of teachers and tutors. The results suggest that the process brought benefits to pedagogical decision making and that the authoring solution was able to guide the pedagogical decision making in course time and that its usefulness and ease of use were positively perceived by teachers and tutors.

This work is the proposal to investigate the effects of specific elements of gamification, gamification addressing not only as a comprehensive concept, but trying to analyze the effectiveness of the use of the most used game mechanics in the context of education. By isolating specific game mechanics and use appropriate methods for evaluating their effectiveness in the classroom, we obtained a better understanding of how to create an ideal of gamification system that promotes and maintains the engagement and contribute positively to student learning. From conducting a controlled study, where the elements Point, Trophy and Ranking were analyzed, both in isolation as a combined way, could be seen that the use of such elements may show statistically significant contributions with regard to engagement from the students. In the face of findings, it sought to analyze how the results could contribute to the Information fields of study in Education and gamification, seeking information that subsidize the creation of the proposed model for their application in Mathematics discipline of teaching context for students high school in Brazil. The adoption of the proposed model can contribute to a greater engagement of students helping them in the core disciplines of high school. FAPEAL - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas O presente trabalho tem a proposta de investigar os efeitos de elementos específicos de gamificação, abordando gamificação não apenas como um conceito abrangente, mas buscando analisar a eficácia do uso das mecânicas de jogo mais utilizadas no contexto da educação. Ao isolar mecânicas de jogo específicas e utilizar métodos adequados para avaliação de sua eficácia em sala de aula, obteve-se uma melhor compreensão de como criar um sistema ideal de gamificação que promova e mantenha o engajamento e contribua de maneira positiva para o aprendizado dos alunos. A partir da realização de um estudo controlado, onde foram analisados os elementos Ponto, Troféu e Ranking, tanto de maneira isolada quanto de maneira combinada, pôde-se perceber que o uso de tais elementos pode apresentar contribuições estatisticamente significativas no que se refere ao engajamento dos alunos. Diante das conclusões obtidas, buscou-se analisar de que maneira os resultados poderiam contribuir para os campos de estudo da Informática na Educação e Gamificação, buscando informações que subsidiassem a criação do modelo proposto visando sua aplicação no contexto do ensino da disciplina Matemática para alunos do ensino médio no Brasil. A adoção do modelo proposto pode contribuir para um maior engajamento dos alunos auxiliando-os nas disciplinas fundamentais do ensino médio.

In 2014, Brazil offered 25,166 courses through distance education. Data show that the distance education (Educação a Distância - EAD, in portuguese) is not a fad, but rather part of a broad and continuous process of change, and attest the consolidation phase of this type of education, especially in higher education, showing significant and sustainable growth. However, there are still many pedagogical and technological challenges. One of these challenges is related to the motivation to learn. Studies show that the reasons and the goals that lead students whether to engage learning, or not, is important from a motivational point of view, as well as a key issue to help educators understanding the processes of learning and their most important constructs. In this sense, we propose a model to automatically classify the motivation to learn from students of online/distance education. The model is generated with the aid of Psychometric instruments and Educational Data Mining. It is developed in three stages that occur sequentially, starting from the "construction of the database," where students’ data are collected through psychometric instruments (questionnaires) and logs (recorded actions and interactions in the virtual learning environment). In the next step, we carried out an experiment to "algorithm selection for classification" to be used in the construction of models. Finally, at the stage of "model building" is constructed and validated the model for student motivation classification. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Em 2014, o Brasil contou com uma oferta de 25.166 cursos por meio da educação a distância. Este e outros dados mostram que a EAD não é um modismo,mas sim parte de um amplo e contínuo processo de mudança, bem como atestam a fase de consolidação desta modalidade de ensino, principalmente no ensino superior, onde seu crescimento tem sido expressivo e sustentado. No entanto, ainda são muitos os desafios sejam eles pedagógicos e/ou tecnológicos. Um destes desafios está relacionado com a motivação para aprender. Estudos evidenciam que conhecer os motivos e as metas que levam os alunos a envolver-se ou não com a aprendizagem é importante, tanto do ponto de vista motivacional, quanto ao fato de ser uma questão-chave para ajudar a compreender os processos de aprendizagem e as variáveis que os determinam. Neste sentido, propomos um modelo para a classificação automática da motivação dos estudantes da educação on-line, gerado com o auxílio de Instrumentos Psicométricos e Mineração dos Dados Educacionais. O modelo é desenvolvido em três etapas que ocorrem de modo sequencial, iniciando com a “construção da base de dados”, onde são coletados os dados dos alunos por meio de instrumentos psicométricos (questionários) e logs (registros de interação no ambiente virtual de aprendizagem). Na etapa seguinte, é realizado um experimento para “seleção do algoritmo para classificação” a ser utilizado na construção dos modelos. Finalmente, na etapa de “construção do modelo”, é construído e validado o modelo para classificação da motivação dos estudantes.

Instituto Presbiteriano Mackenzie The significant increase in the amount of information on web portals implied the appearance of semantic portals that use the representation standards of information from the World Wide Web Consortium (W3C), based on ontologies that assist in organizing, sharing and reusing the contents in these environments. Such technologies have helped incorporate semantics in varied contents made available on the Web, including educational portals that are repositories of differentiated Learning Objects (LO), including educational videos. The MPEG-7 standard supports this process by providing a range of standardized instruments for the design of audiovisual contents in several granularities. However, the literature review on this topic pointed out that the searches of those contents by the user still need to be facilitated. In this sense, this qualitative, exploratory and descriptive study aimed to investigate how the incorporation of metadata into audiovisual contents of an Educational Semantic Portal can help retrieve semantically those contents and ensure its reuse. Thus, a prototype of a Semantic Educational Portal that enables users to register and retrieve those semantic contents was designed and constructed. This portal was assessed as recommended for the user interaction design. The results of this study allow us to state that the incorporation of metadata in educational audiovisual contents through related descriptors makes easier and precise the semantic search and the retrieval of specific information contained in such contents. However, this registration done manually takes longer to be carried out than the registration of an audiovisual content that does not use metadata, which suggests future research that would consider the need for more efficient systems to facilitate the registration process of audiovisual contents on educational semantic portals. O aumento significativo da quantidade de informações nos portais web implicou no surgimento dos portais semânticos, que se servem dos padrões de representação das informações da World Wide Web Consortium (W3C), fundamentados em ontologias que auxiliam na organização, compartilhamento e reutilização dos conteúdos nesses ambientes. Essas tecnologias têm auxiliado na incorporação de semântica em variados conteúdos disponibilizados na Web, inclusive em portais educacionais que se constituem em repositórios de diferenciados Objetos de Aprendizagem (OA), inclusive vídeos educacionais. O padrão MPEG-7 auxilia nesse processo, fornecendo uma gama de instrumentos padronizados para o delineamento de conteúdos audiovisuais em diversas granularidades. No entanto, a revisão da literatura sobre esse tema apontou que as buscas desses conteúdos pelo usuário ainda necessitam ser facilitadas. Nessa direção, este estudo qualitativo, exploratório e descritivo teve por objetivo investigar como a incorporação de metadados em conteúdos audiovisuais de um Portal Semântico Educacional pode auxiliar a recuperar semanticamente esses conteúdos e garantir a sua reutilização. Para tanto, foi arquitetado e construído um protótipo de um Portal Semântico Educacional que possibilita aos usuários o cadastro e a recuperação desses conteúdos semanticamente. Esse portal foi avaliado de acordo com o recomendado para o design de interação com o usuário. Os resultados deste estudo permitem afirmar que a incorporação de metadados em conteúdos audiovisuais educacionais por meio de descritores relacionados facilita e precisa a busca semântica e a recuperação de informações especificas presentes nesses conteúdos. No entanto, esse cadastro feito manualmente leva mais tempo para ser realizado do que o cadastro de um conteúdo audiovisual que não utiliza metadados, o que sugere futuras investigações que considerem a necessidade de sistemas mais eficientes que facilitem o processo de cadastro de conteúdos audiovisuais em portais semânticos educacionais.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-05-02T13:28:09Z No. of bitstreams: 1 DANILO ABREU SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2015..pdf: 2955839 bytes, checksum: 45290d85cdffbae0320f29fc5e633cb6 (MD5) Made available in DSpace on 2018-05-02T13:28:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANILO ABREU SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2015..pdf: 2955839 bytes, checksum: 45290d85cdffbae0320f29fc5e633cb6 (MD5) Previous issue date: 2015-08-24 A modalidade de educação online tem crescido significativamente nas últimas décadas em todo o mundo, transformando-se em uma opção viável tanto àqueles que não dispõem de tempo para trabalhar a sua formação acadêmica na forma presencial quanto àqueles que desejam complementá-la. Há também os que buscam ingressar no ensino superior por meio do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) e utilizam esta modalidade de ensino para complementar os estudos, objetivando sanar lacunas deixadas pela formação escolar. O ENEM é composto por questões objetivas (subdivididas em 4 grandes áreas: Linguagens e Códigos; Matemática; Ciências Humanas; e Ciências Naturais) e a questão subjetiva (redação). Segundo dados do Ministério da Educação (MEC), mais de 50% dos candidatos que fizeram a prova do ENEM em 2014 obtiveram desempenho abaixo de 500 pontos na redação. Esta pesquisa utilizará recomendações pedagógicas baseadas no gênero textual utilizado pelo ENEM, visando prover uma melhoria na escrita da redação dissertativa. Para tanto, foi utilizado, como ferramenta experimental, o ambiente online de aprendizagem MeuTutor. O ambiente possui um módulo de escrita de redação, no qual é utilizada para correção dos textos elaborados pelos alunos, a metodologia de avaliação por pares, cujo pesquisas mostram que os resultados avaliativos são significativos e bastante similares aos obtidos por professores especialistas. Entretanto, apenas apresentar a pontuação da redação por si só, não garante a melhora da produção textual do aluno avaliado. Desta forma, visando um ganho em performance na produção da redação, foi adicionado ao MeuTutor um módulo de recomendação pedagógica baseado em 19 perfis resultados do uso de algoritmos de mineração de dados (DBScan e Kmeans) nos microdados do ENEM 2012 disponibilizado pelo MEC. Estes perfis foram agrupados em 6 blocos que possuíam um conjunto de tarefas nas áreas de escrita, gramática e coerências e concordância textual. A validação destas recomendações foi feita em um experimento de 3 ciclos, onde em cada ciclo o aluno: escreve a redação; avalia os seus pares; realiza a recomendação pedagógica que foi recebida. A partir da análise estatística destes dados, foi possível constatar que o modelo estratégico de recomendação utilizado nesta pesquisa, possibilitou um ganho mensurável na qualidade da produção textual. Online education has grown significantly in recent years throughout the world, becoming a viable option for those who don’t have the time to pursuit traditional technical training or academic degree. In Brazil, people seek to enter higher education through the National Secondary Education Examination (ENEM) and use online education to complement their studies, aiming to remedy gaps in their school formation. The ENEM consists of objective questions (divided into 4 main areas: languages and codes; Mathematics; Social Sciences, and Natural Sciences), and the subjective questions (the essay). According to the Brazilian Department of Education (MEC), more than 50% of the candidates who took the test (ENEM) in 2014, obtained performance below 500 points (out of a 1000 maximum points) for their essays. This research uses educational recommendations based on the five official correction criteria for the ENEM essays, to improve writing. Thus, this research used an experimental tool in an online learning environment called MeuTutor. The mentioned learning environment has an essay writing/correction module. The correction module uses peer evaluation techniques, for which researches show that the results are, significantly, similar to those obtained by specialists’ correction. However, to simply display the scores for the criteria does not guarantee an improvement in students’ writing. Thus, to promote that, an educational recommendation module was added to MeuTutor. It is based on 19 profiles obtained mining data from the 2012 ENEM. It uses the algorithms DBSCAN and K-Means, and grouped the profiles into six blocks, to which a set of tasks were associated to the areas of writing, grammar and coherence, and textual agreement. The validation of these recommendations was made in an experiment with three cycles, where students should: (1) write the essay; (2) evaluate their peers; (3) perform the pedagogical recommendations received. From the analysis of these data, it was found that the strategic model of recommendation used in this study, enabled a measurable gain in quality of textual production.

Ontology is a term originated in Philosophy through the Greek terms "ontos" (being) and "logos" (study), which means the study of being qua being. This term was brought to Computer Science as a computational artifact that represents knowledge of a certain universe of discourse. One way to do this is through the five roles of knowledge representation: substitute, ontological commitment, intelligent reasoning, computational efficiency and human expression. In computer science, ontologies are applied in many areas such as Requirements Engineering, Database, Semantic Web and Linked Data. The subarea responsible for ontology building process is ontology engineering, which has about twenty methodologies. However, knowing well the domain, defining the concepts involved in it correctly and at the same time comply the knowledge representation roles make ontology modeling an arduous task. Thus, how bigger is the complexity of ontology, the more its quality tends to decrease, reducing the reuse’s potential. Consequently, the quality of the evaluation process of an ontology becomes a fundamental task. The literature of this area proposed different approaches for ontology evaluation, but they are based on quality metrics that do not guide the evaluators in decision making about the quality of ontology. As a result, the establishment of ontology quality becomes more dependent on the experience of the evaluator and less dependent on the knowledge representation criteria. One way to simplify this process is to guide the evaluator about what criteria are related to each role of knowledge representation. This work establishes a methodology for ontology evaluation, which is based on a match between the roles of knowledge representation with the main quality criteria for the ontology. This match is built by Goal, Question, Metric approach. This methodology consists of three phases: Ontology Type Verification; Questions Verification and ontology Quality Verification. This methodology was validated by conducting an experiment that aims to show that the methodology leads evaluators with different experiences in ontology to the same evaluation result. As a result of the experiment, was possible create a formula for global and partial scores for the quality of ontology, validating it. Ontologia é um termo originado na Filosofia através dos termos gregos “ontos” (ser) e “logos” (estudo), que significa o estudo do ser enquanto ser. Este termo foi trazido para a Ciência da Computação como sendo um artefato computacional que representa o conhecimento de determinado universo do discurso. Uma das formas de se fazer isto é através dos cinco papeis da representação do conhecimento: substituto, compromisso ontológico, raciocínio inteligente, eficiência computacional e expressão humana. Em ciência da computação, as ontologias são aplicadas em muitas áreas como, por exemplo, em Engenharia de Requisitos, Banco de Dados, Web Semântica e Dados Conectados. A subárea responsável pelo processo de construção de ontologias é a engenharia de ontologia, que conta com aproximadamente vinte metodologias. Entretanto, conhecer bem o domínio, definir corretamente os conceitos envolvidos nele e ao mesmo tempo cumprir os papeis da representação do conhecimento tornam modelar ontologia uma tarefa bastante árdua. Desta forma, quanto maior a complexidade da ontologia, mais a sua qualidade tende a cair, reduzindo o seu potencial de reuso. Por consequência, o processo de avaliação da qualidade de uma ontologia se torna uma tarefa fundamental. A literatura da área propôs diferentes abordagens para avaliação de ontologias, porém as mesmas são baseadas em métricas de qualidade que não guiam os avaliadores na tomada de decisão sobre a qualidade da ontologia. Como resultado, o estabelecimento da qualidade da ontologia se torna uma tarefa mais dependente da experiência do avaliador e menos dependente de critérios de representação de conhecimento. Uma forma de simplificar este processo é guiar o avaliador sobre quais critérios estão relacionados com cada papel da representação do conhecimento. Este trabalho estabelece uma metodologia para avaliação de ontologias, a qual tem como base uma correspondência entre os papeis da representação do conhecimento com os principais critérios de qualidade para a avaliação de ontologia. Esta correspondência é construída através da abordagem Goal, Question, Metric. Este método consiste em três fases: Verificação do Tipo da Ontologia; Verificação das Questões e Verificação da Qualidade da ontologia. Este método foi validado através da realização de um experimento que objetiva mostrar que a metodologia conduz avaliadores com diferentes experiências em ontologia para o mesmo resultado de avaliação. Como resultado do experimento, foi possível criar uma fórmula para escores global e parcial para a qualidade da ontologia, validando-a.

The Semantic Web (WS) is be coming an important research topic in Computer Science. One of reasons is the possibility of representing information in semantic way using ontologies, assisting in the building of applications which are able to use data, be coming more scalable and intelligent. As a result, many new applications have been developed using the Semantic Web technologies such as RDF, SPARQL and ontologies themselves. Although software development using these technologies is complicated and costly, the community of WS has been producing tools and APIs (application programming interface) to support programmers in the development of semantic applications. Among the most important APIs developed by the community are those that provide mechanisms for handling ontologies. Currently, there are two main approaches used by manipulation APIs: i) RDF triples and objet-oriented programming (OOP). On the one hand, using the RDF triples, the developers have to manipulate the ontologies using only triples, making the development process more complicated. On the other hand, the OOP APIs promote ontologies manipulation using object, which facilitates the development. Although several APIs are been developed in order to manipulate ontologies at object level, most of them are not being evaluated, especially when related to the quality of attributes, such as performance and scalability. Moreover, the high quantity and variability of APIs require a more generic approach in order to deal with these issues, be cause building an evaluation system for each API is a costly task and does not allow the reuse of the solution, neither of its modules. Therefore, this work presents an architecture-entered framework, named JOINT-Evaluator (JOINT-E), where the developers will be able to evaluate the APIs based on a set of pre-defined performance and scalability metrics. It is important to note that the framework also enables the analysis and comparison of the data with statistical support, in creasing the credibility and reliability of the results. To validate the work three scenarios were created on experiment. The main APIs (Alibaba and Jastor) used by developers were tested and evaluated. Furthermore, a qualitative analysis is presented, showing the statistical results and highlighting the advantages and disadvantages of each API. The results have showed that Jastor surpass Alibaba in many issues. Finally, a survey was applied to developers in order to validate the framework. This suvery have presented that this work attend a developers demand. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ní­vel Superior A Web Semântica (WS) vem se tornando um importante tópico de pesquisa na Ciência da Computação. Uma das razões é a possibilidade de representar a informação de maneira semântica por meio de ontologias. Como consequência, inúmeras aplicações têm sido desenvolvidas utilizando as tecnologias da Web semântica, tais como, RDF, SPARQL e as próprias ontologias. Embora o desenvolvimento de software utilizando estas tecnologias seja complicado e custoso, a comunidade da WS vem produzindo ferramentas e APIs (application programming interface) para apoiar programadores no desenvolvimento de aplicações semânticas. Nesse cenário, existem atualmente duas principais abordagens utilizadas por essas APIs para manipulação de ontologias: triplas RDF e Programação Orientada a Objetos (POO). Por um lado, o uso de APIs para manipular triplas RDF permite que o desenvolvedor crie aplicações mapeando as propriedades das classes presentes nas triplas RDF em código utilizando uma linguagem de programação (e.g. Java). Por outro lado, existem as APIs para manipular ontologias utilizando o paradigma de orientação a objetivo. Isso permite que desenvolvedores continuem utilizando um paradigma já conhecido e largamente utilizado. Embora várias APIs tenham sido desenvolvidas para manipular ontologias no ní­vel de objeto, a maioria não foi adequadamente avaliada, principalmente no que se refere aos atributos de qualidade de desempenho e escalabilidade. Além disso, a alta quantidade e a variabilidade das APIs faz com que seja necessário construir uma abordagem genérica que lide com essas questões, uma vez que construir um sistema de avaliação para cada API isoladamente é inviável. Dessa forma, este trabalho apresenta um framework centrado na arquitetura, chamado JOINT-E (Java Ontology Integration Toolkit-Evaluator), que permite a desenvolvedores avaliar as APIs para manipulação de ontologias. Para realizar esta avaliação foi objetivo deste trabalho definir um conjunto de métricas de desempenho e escalabilidade. Frisa-se que o framework e as métricas definidas possibilitam a análise e comparação das APIs com apoio estatí­stico, aumentando a credibilidade e confiabilidade dos resultados. Para validar os resultados obtidos foi proposto um experimento com três cenários usando as principais APIs (Alibaba e Jastor) utilizadas pela comunidade de desenvolvimento de aplicativos semântico. De acordo com este experimento a Jastor apresentou melhor performance em relação ao Alibaba levando em consideração as métricas propostas. Por fim, realizou-se também uma pesquisa de opinião com desenvolvedores para verificar se o framework JOINT-E oferece informações importantes para tomada de decisão referente a escolha de uma API. Os resultados desta pesquisa constaram que o framework oferece meios mais precisos para avaliação das APIs e atende a demanda dos desenvolvedores.

In the last few years, it is increasing the development and use of ontologies in creating more intelligent and effective applications that aim to solve problems commonly found on the Web. This popularity is due to the fact that ontologies attempt to provide semantics to the data consumed by machines, so that they can reason about these data. However, the large adoption of the Semantic Web can be further accelerated by providing sophisticated tools that lower the barrier to the development of applications based on RDF and OWL. Developers of applications with relational databases are already familiar with tools like Hibernate, which provide an object-relational mapping and the management of the objects states. Actually, the main object state that Hibernate provides is the detached. Nevertheless, the great majority of the object-ontology mapping systems (OOMS) only provide persistent objects. The big difference between these two types of objects is that the former one has its life cycle independent of the underlying triple store connection, but the latter one is bounded to the connection. In this context, this paper proposes the creation of an object-ontology mapping systems that supports detached objects, called Joint-DE. With this system, developers of ontology-based applications can: i) use the objects coming from the triple store as objects of the business model; ii) use such objects as data transfer objects ( DTOs) between subsystems and; iii) develop small transactions with detached objects that represent a long transaction unit for the application user. To illustrate the benets of the proposed system, a case study of a real application is presented, outlining the architectural limitations of the application using an existing OOMS in the literature, as well as showing positive results to the use of JOINT-DE. Finally, an experiment was planned and executed aiming to compare the JOINT-DE with another OOMS widely used by the community: Alibaba. The statistical analyzes performed in this experiment showed satisfactory results with regard to JOINT-DE. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Nos últimos anos, é crescente o desenvolvimento e o uso de ontologias na criação de aplicações mais inteligentes e eficazes que têm como objetivo solucionar problemas encontrados comumente na Web. Toda essa popularidade se deve ao fato de que ontologias tentam oferecer semântica aos dados consumidos pelas máquinas de forma que ela possa raciocinar sobre estes dados. Todavia, a larga adoção da Web Semântica pode ser ainda acelerada ao prover ferramentas sofisticadas que diminuam a barreira de desenvolvimento de aplicações baseadas em RDF e OWL. Desenvolvedores de aplicações com bancos de dados relacionais já estão acostumados com ferramentas como o Hibernate, que oferecem um mapeamento objeto-relacional e o gerenciamento de estados dos objetos. Na verdade, o principal estado de objeto que o Hibernate disponibiliza é o desconectado. Entretanto, a grande maioria dos sistemas de mapeamento objeto-ontologia (OOMS) apenas disponibiliza objetos persistentes. A grande diferença entre os dois tipos de objetos é que o primeiro tem seu ciclo de vida independente da conexão com o banco de dados RDF, já o último é limitado à conexão. Neste contexto, este trabalho propõe a criação de um sistema de mapeamento objeto-ontologia que suporta objetos desconectados, chamado JOINT-DE. Com este sistema, desenvolvedores de aplicações baseados em ontologias podem: i) utilizar os objetos oriundos do banco de dados RDF como objetos do modelo de negócio, transitando nas diversas camadas da aplicação; ii) utilizar esses objetos como objetos de transferência de dados (DTOs) entre subsistemas e iii) desenvolver pequenas transações com objetos desconectados que representam uma unidade longa de transação para o usuário da aplicação. Para exemplificar os benefí­cios do sistema proposto, um estudo de caso de uma aplicação real é apresentado, expondo as limitações arquiteturais dessa aplicação ao utilizar um OOMS existente na literatura, além de mostrar resultados favoráveis à implantação do JOINT-DE. Por fim, um experimento foi planejado e executado com o objetivo de comparar o JOINT-DE com outro OOMS bastante utilizado pela comunidade: Alibaba. As análises estatí­sticas realizadas nesse experimento apontaram resultados satisfatórios com relação ao JOINT-DE.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2019-04-16T17:14:08Z No. of bitstreams: 1 ALAN PEDRO DA SILVA – TESE (PPGCC) 2011.pdf: 10200910 bytes, checksum: 42b394e5cd5418e19fe4d0c50947e6a7 (MD5) Made available in DSpace on 2019-04-16T17:14:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALAN PEDRO DA SILVA – TESE (PPGCC) 2011.pdf: 10200910 bytes, checksum: 42b394e5cd5418e19fe4d0c50947e6a7 (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 A presente pesquisa aborda a problemática envolvida na concepção e desenvolvimento em larga escala de Sistemas Tutores Inteligentes sob a perspectiva da Web Semântica. Trata-se de um tema inerentemente interdisciplinar, envolvendo, neste trabalho, uma conjunção de aspectos relacionados a Inteligência Artificial, Web Semântica e Engenharia de Software, aplicados aos ambientes educacionais em pauta. No presente trabalho, portanto, propõese um estudo sobre a construção efetiva de Sistemas Tutores Inteligentes inseridos como parte de ambientes virtuais de aprendizagem para educação a distância ou presencial, tendo em consideração principalmente características de desenvolvimento baseado em reuso e em larga escala. Nesse sentido, realizou-se uma investigação sobre a adequação das abordagens existentes para este propósito, em conjunto com a definição de uma arquitetura com os componentes essenciais de Sistemas Tutores Inteligentes. Esta arquitetura foi utilizada para especificar uma linha de produto que levou em consideração (i) os diferentes perfis de usuários, (ii) o fato que estes usuários não possuem conhecimento avançado em relação a computação, (iii) a heterogeneidade dos domínios de conhecimento que este tipo de sistema irá manipular e (iv) a constante mudança e evolução do objeto que este tipo de sistema manipula: O conhecimento. Dessa forma, atendendo as quatro considerações mencionadas, foi desenvolvida e testada uma linha de produto de software baseada na web semântica. Os resultados desta abordagem mostraram-se favoráveis na experimentação realizada em dois domínios diferentes, quais sejam: Programação e Física, mostrando principalmente sua efetividade relativamente aos aspectos larga escala, adaptatividade e evolução. This research is related to design and building effective and large scale Intelligent Tutoring Systems under the Semantic Web perspective. It deals with clearly an interdisciplinary theme which surrounds a conjunction of aspects related to Artificial Intelligence, Semantic Web and Software Engineering, applied to those kind of educational environments. Thus, this work, proposes a study about the development of Intelligent Tutoring Systems as part of Virtual Learning Environments for presence or distance education, taking to account characteristics of such as reuse and large scale development. In this sense, an assessment of the current ITS construction approaches adequacy, along with the definition of an architecture containing the Intelligent Tutoring Systems essential components. The proposed architecture was used to specify a product line that took into account (i) the different user profiles, (ii) the non-possession of advanced computing knowledge by the users (iii) the heterogeneity of knowledge domains this kind of systems will handle and (v) the constant change and evolution of the knowledge manipulated of this kind of systems. This way, satisfying the four mentioned considerations, a software product line based on the SemanticWeb was developed and tested. The experiments carried out to evaluate the proposed approach, in two different domains (Programming and Physics), demonstrate that it is effective in aspects such as large scale, adaptivity and evolution.