Tripla Adaptação em Ambientes Inteligentes de Aprendizagem com Ontologias, Gamificação e Mineração de Dados: da Pesquisa à Inovação

Núcleo de Excelência em Tecnologias Sociais (NEES)Instituto de Computação – Universidade Federal de Alagoas

Igbittencourt.comIg Ibert Bittencourt

Tripla Adaptação em Ambientes Inteligentes de Aprendizagem com Ontologias, Gamificação e Mineração de Dados: da Pesquisa à InovaçãoERIMT 2015VI Escola Regional de Informática de Mato Grosso

Maceió

Maceió

Maceió, Alagoas, Brazil




Pesquisa em Técnicas Adaptativas para Aprendizagem Personalizada

Inovação como um caminho para o aumento do impacto social

Pesquisa em Técnicas Adaptativas para Aprendizagem Personalizada

Inovação como um caminho para o aumento do impacto social

14th Century

http://media.linkjab.com/i/images/university-of-bologna-the-worlds-oldest-university.jpg


14th Century


14th Century


14th Century

Few evolution in this area

1870 Paoli Classroom

http://sjvnoticias.com/sala-de-aula-ontem-e-hoje/ 2015

http://www.grmwebsite.com/blog/bid/67340/Welcome-to-the-21st-Century-Why-YOU-Should-Be-Marketing-on-the-Web 21st Century

https://onlineacademiccommunity.uvic.ca/jjohal93/category/blogs/

http://www.theaerodrome.com/forum/showthread.php?t=61895

http://www.theaerodrome.com/forum/showthread.php?t=61895

http://www.techreviewer.co.uk/english-teacher-claims-kids-playing-video-games-good/http://www.fastcodesign.com/1662898/how-steelcase-redesigned-the-21st-century-college-classroom

http://www.techreviewer.co.uk/english-teacher-claims-kids-playing-video-games-good/

http://www.gamasutra.com/blogs/ToniSala/20131208/206535/Game_Design_Theory_Applied_The_Flow_Channel.php

Zaffari, G. & Battaiola, A. L. Mapeamento do MDA e Habilidades do Jogador no Gráfico da Teoria do Fluxo. 11° P&D Design

Flux

o

Abordagens Ativas

Ensino Híbrido

Personalização

Princípios Fundamentais

Disruptura com a educação baseada na hora de bunda na carteira (Valente, 2015)

Baseado em Evidências

Flux

o

Abordagens Ativas

Ensino Híbrido

Personalização

Princípios Fundamentais

Disruptura com a educação baseada na hora de bunda na carteira (Valente, 2015)

Baseado em Evidências

Habilidades

Tópicos

Disciplinas

Técnicas para Aprendizagem Adaptativa

Ontologias Gamificação

Mineração de Dados Educacionais


http://www.w3.org/2006/Talks/1016-Beijing-IH/






http://copyrightuser.org/topics/text-and-data-mining/






Adaptação


Cenário: Atividades Escritas

Atividades Escritas

Blog

Fórum

Wiki

Redação

Atividades Escritas

Blog

Fórum

Wiki

Redação

GamificaçãoMineração de DadosOntologiasAvaliação por pares

Estudantes não estão motivados a fazerem avaliações por pares (Tenório, 2016)


Mesma avaliação e Redução de custo e

tempoAumentar

engajamento

Melhorar aprendizagem

640

Second Study: Controlled Experiment

GamificaçãoMineração de DadosOntologiasAvaliação por Pares

Aumentar engajamento

Primeiro estudo: Experimento controlado


tempo


Cenário: Atividades EscritasPrimeiro estudo: Mesma avaliação

Cenário: Atividades EscritasPrimeiro estudo: Reduzir o tempo

Cenário: Atividades EscritasPrimeiro estudo: Mesmo custo



Segundo estudo: Experimento controlado

Mesma avaliação e redução de tempo e

custo


Melhorar Aprendizagem

Cenário: Atividades EscritasSegundo estudo: Aumentar engajamento

GamificaçãoMineração de DadosOntologiasAvaliação por Pares


Segundo estudo: Experimento controlado

Terceiro estudo: Estudo de Caso

Mesma avaliação e redução de tempo e

custo


Melhorar Aprendizagem

Definir a amostra

Minerar (Agrupamento)

Perfis de Recomendação

Recomendação Pedagógica

Cenário: Atividades EscritasTerceiro estudo: Melhorar aprendizagem

16.518 candidatos

RemovePercentage (8 milhões)

Definir a amostra





Recommendation Profiles

Pedagogical Recommendation


Definir a amostra


Melhores Avaliações

Piores avaliações

Mine (Clustering)


Definir a amostra



Grupos de Recomendação Perfis Atividades

1 1, 2 e 4 Estudar redação com avaliação 1000

2 3, 5, 8, 10 e 11 Foco na Competência 5

3 6, 7, 9, 12, 16, 17 e 18 Foco nas Competências 2, 3 e 5

4 14 Foco nas Competências 1 e 4

5 15 Foco nas Competências 2, 3 e 5

6 13 e 19 Foco nas Competências 1 e 4

Mine (Clustering)


Definir a amostra



Não houve ganho Ganho Parcial Ganho total0

2

4

6

8

10

12

14

10

13

6

Writing Two Essays

Não houve ganho Ganho Parcial Ganho total0

1

2

3

4

5

6

1

4

5

Writing Three Essays

65,5% dos estudantes melhoraram


90% dos estudantes melhoraramNo Imp. Partial Imp. Total Imp. No Imp. Partial Imp. Total Imp.



tempoAumentar

engajamento


Desafios de Pesquisa



Como modelar e reusar boas práticas de gamificação?

Como automaticamente descobrir perfis de jogadoresbaseado na interação dos usuários ?

Como modelar e reusar boas práticas de EDM?

Como combinar estas abordagens para adaptar sistemas educacionais?

Zaffari, G. & Battaiola, A. L. Mapeamento do MDA e Habilidades do Jogador no Gráfico da Teoria do Fluxo. 11° P&D Design

Desafios de Pesquisa

Bittencourt, Ig Ibert ; COSTA, Evandro de Barros ; Marlos Silva ; SOARES, Elvys .A Computational Model for Developing Semantic Web-based Educational Systems. Knowledge-Based Systems, v. 22, p. 302-315, 2009.

Jaques, P. A. ; Seffrin, H. ; Rubi, G. ; De Morais, F. ; Guilardi, C. ; Bittencourt, Ig I.; Isotani, S. Rule-based expert systems to support step-by-step guidance in algebraic problem solving: The case of the tutor PAT2Math. Expert Systems with Applications, v. 40, p. 5456-5465, 2013.

Alguns Artigos: Ontologias, Gamificação e EDM

Isotani, S.; Bittencourt, I. I. ; Jaques, P. et al. A Semantic Web-based authoring tool to facilitate the planning of collaborative learning scenarios compliant with learning theories. Computers and Education, v. 63, p. 267-284, 2013.

Paiva, Ranilson; Bittencourt, Ig Ibert; et al. Improving pedagogical recommendations by classifying students according to their interactional behavior in a gamified learning environment. In: the 30th Annual ACM Symposium, 2015, Salamanca. SAC '15. v. 1. p. 233.

Dermeval, Diego ; Tenório, Thyago ; Bittencourt, Ig Ibert; et al. Ontology-based Feature Modeling: An Empirical Study in Changing Scenarios. Expert Systems with Applications, v. 1, p. 1-26, 2015.

ABEL, F. ; Bittencourt, Ig Ibert ; COSTA, Evandro de Barros ; HENZE, N. ; KRAUSE, Daniel ; VASSILEVA, J. Recommendations in Online Discussion Forums for E-Learning Systems. IEEE Transactions on Learning Technologies, v. 3, p. 165-176, 2010.

Qual a contribuição da nossa pesquisa per capita? !

meututor.com.brAdaptive Learning for All

APRENDIZAGEM PERSONALIZADA

EXPERIÊNCIA SOCIAL/COLABORATIVA

(Falta de personalização)

(Aprendizagem colaborativa ineficiente)

(Desmotivação generalizada) AMBIENTE GAMIFICADO

EXPERIÊNCIASOCIAL E

COLABORATIVA

EQUIPEB

COMPETIÇÃO

EQUIPEA VS

APRENDIZAGEMPERSONALIZADA

GAMIFICAÇÃO

MINERAÇÃO DE DADOS

PERFIL DO ESTUDANTE

PERFIL GERAL

CRIA O PERFIL DO ESTUDANTE BASEADO NA

MÉDIA

MISSÕES PERSONALIZADASALUNOIdentifica Missões para

um determinado Aspecto

MIS

SÕES

PERS

ONAL

IZAD

AS

100 5000

+30.000Estudantes

48%Mais rápido

Mais aprendizado27%

meututor.com.brAdaptive Learning for All

SpinoffsSociais

Desigualdade Social

Pesquisa

Inovação

Maceió

Maceió, Alagoas, BrazilMuito Obrigado!




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