Using data mining for prediction of hospital length of stay: an application of the CRISP-DM Methodology

Hospitals are nowadays collecting vast amounts of data related with patient records. All this data hold valuable knowledge that can be used to improve hospital decision making. Data mining techniques aim precisely at the extraction of useful knowledge from raw data. This work describes an implementation of a medical data mining project approach based on the CRISP-DM methodology. Recent real-world data, from 2000 to 2013, were collected from a Portuguese hospital and related with inpatient hospitalization. The goal was to predict generic hospital Length Of Stay based on indicators that are commonly available at the hospitalization process (e.g., gender, age, episode type, medical specialty). At the data preparation stage, the data were cleaned and variables were selected and transformed, leading to 14 inputs. Next, at the modeling stage, a regression approach was adopted, where six learning methods were compared: Average Prediction, Multiple Regression, Decision Tree, Artificial Neural Network ensemble, Support Vector Machine and Random Forest. The best learning model was obtained by the Random Forest method, which presents a high quality coefficient of determination value (0.81). This model was then opened by using a sensitivity analysis procedure that revealed three influential input attributes: the hospital episode type, the physical service where the patient is hospitalized and the associated medical specialty. Such extracted knowledge confirmed that the obtained predictive model is credible and with potential value for supporting decisions of hospital managers.

O currículo da formação em engenharia no âmbito do processo de bolonha: desenvolvimento de competências e perfil profissional na perspetiva dos docentes, dos estudantes e dos profissionais

Tese de Doutoramento em Ciências da Educação (área de especilização em Desenvolvimento Curricular).

L' Aprenentatge basat en problemes a través de casos clínics simulats. Una proposta metodològica de disseny i avaluació docent

RESUM Les exigències actuals de la professió de d’infermeria requereixen que la docència vagi orientada a interrelacionar els diferents rols a desenvolupar enla pràctica diària, per adquirir experiència en l’aprenentatge i així augmentar la qualitat de les cures d’infermeria. Per assolir aquest objectiu és important l’aprenentatge basat enproblemes. Aquest pretén en primer lloc que els estudiants aprenguin allò que permet desenvolupar-se enla vida professional de la manera més natural possible a partir d’una idea clara i profunda de l’evidència sobre la que s’ha d’actuar. Amb aquesta finalitat es vandissenyar casos clínics amb uns objectius que requerien la integració de coneixements, actituds i valors, en diferents fases a desenvolupar en un període de temps predeterminat. També ens vam proposar una estratègia docent que permetés a l’estudiant incorporar el coneixement científic que dóna suport a la pràctica assistencial per aproximar teoria i pràctica. Es pretén que els estudiants busquin una resposta basada en la millor evidència científica disponible, per prendre una decisió respecte a les cures del pacient. Els objectius de l’estudi són: Avaluar globalment l’aprenentatge basat en la simulació de casos Avaluar com els estudiants valoren la integració del model d’infermeria i del procés d’atenció en l’aprenentatge basat en la simulació de casos. Valorar les sensacions percebudes per l’estudiant durant la simulació del cas. Valorar l’actitud d el’estudiant en relació a la incorporació de l’evidència científica per una millora en la pràctica clínica. Avaluar el grau de dificultat manifestat per l’estudiant en relació al procés de documentació. Avaluar la idonietat de l’argumentació i la decisió de l’estudiant a la pregunta formulada en el cas clínic. Metodologia: L’assignatura d’Infermeria Medicoquirúrgica. Adult I del Departament d’Infermeria de la Universitat de Vic, va iniciar una experiència d’aprenentatge basat en la resolució de problemes, amb estudiants de 2on curs. Les professores responsables dels seminaris van realitzar una avaluació de l’experiència a través d’una enquesta. Aquesta es responia al cap d’un mes de la simulació al laboratori, quan es contrastaven els resultats obtinguts en aquesta entre professores i estudiants després de visualitzar la gravació feta durant el mateix. En el context del seminari de simulació de casos, es va introduir una pregunta/problema, a partir de la que els estudiants, en grup, havien de documentar-se amb el suport d’una guia. Per valorar l’actitud davant aquesta pregunta/problema es va dissenyar un qustionari tipus Likert. L’avaluació del grau de dificultat s’ha registrat a través d’unes escales de puntuació. Per a l’avaluació de la decisió presa, es van valorar les síntesis resum entregades en els treballs escrits pels diferents grups. Resultats: La realització de la simulació en el laboratori va ser avaluada per un alt percentatge d’estudiants (68,8%) amb puntuacions entre 6 i 8 mentre que un 26,6% la van situar en tre 9 i 10, només un 4,7 % la van puntuar amb 5. La integració del model d’infermeria va ser valorada pel 86% amb una puntuació entre 7 i 10. La valoració global de la simulació va ser qualificada pels estudiants amb una puntuació de 8 (34,4%) seguida d’un 28,1% amb una consideració de 7. Un 7,2% van puntuar entre 9 i 10. El 93,3% van assegurar que conèixer les fonts documentals els serviria per millorar l’assistència, el 86,7% esperen obtenir arguments sòlids respecte les seves desicions si la documentació consultada és de qualitat. Un 77,8% dels estudiants consideren estar més satisfets al saber incorporar la presa de decisions basada en evidències. Respecte el grau de dificultat en el procés de documentació la dificultat més gran la presenten en com buscar en les bases de dades de referències bibliogràfiques. Conclusions: L’aprenentatge dels estudiants a través de la simulació de casos és una estratègia vàlida que l’estudiant valora positivament al mateix temps que permet desenvolupar habilitats per a la pràctica professional. L’estratègia docent dissenyada per integrar les evidències en la presa de decisions es considera positiva, no obstant, després d’analitzar els resultats, s’han de modificar alguns aspectes per a la seva millora; tutoritzar per a millorar el procés de documentació i incidir més en la crítica i reflexió, de manera que les troballes de la investigació siguin canalitzades cap a la pràctica.

Robot educatiu per un PBL en enginyeria informàtica

En aquest projecte s’ha estudiat el disseny d’una plataforma robòtica mòbil per un PBL (Aprenentatge Basat en Problemes) en enginyeria informàtica. El principal objectiu és introduir aquest model en l’ensenyament universitari, com a complement de diferents assignatures de primer curs. Per arribar a aconseguir aquests objectius, s’ha dissenyat i construït una plataforma robòtica, dirigida per un microcontrolador i dotada de diversos sensors per interactuar amb l’entorn. El robot permet diferents tipus de programació i esta especialment dissenyada per ser una bona experiència educativa.

Growth and Survival Determinants of Chinese Private Firms: Fieldwork evidence and econometric estimates

This paper reports on one of the first empirical attempts to investigate small firm growth and survival, and their determinants, in the Peoples’ Republic of China. The work is based on field work evidence gathered from a sample of 83 Chinese private firms (mainly SMEs) collected initially by face-to-face interviews, and subsequently by follow-up telephone interviews a year later. We extend the models of Gibrat (1931) and Jovanovic (1982), which traditionally focus on size and age alone (e.g. Brock and Evans, 1986), to a ‘comprehensive’ growth model with two types of additional explanatory variables: firm-specific (e.g. business planning); and environmental (e.g. choice of location). We estimate two econometric models: a ‘basic’ age-size-growth model; and a ‘comprehensive’ growth model, using Heckman’s two-step regression procedure. Estimation is by log-linear regression on cross-section data, with corrections for sample selection bias and heteroskedasticity. Our results refute a pure Gibrat model (but support a more general variant) and support the learning model, as regards the consequences of size and age for growth; and our extension to a comprehensive model highlights the importance of location choice and customer orientation for the growth of Chinese private firms. In the latter model, growth is explained by variables like planning, R&D orientation, market competition, elasticity of demand etc. as well as by control variables. Our work on small firm growth achieves two things. First, it upholds the validity of ‘basic’ size-age-growth models, and successfully applies them to the Chinese economy. Second, it extends the compass of such models to a ‘comprehensive’ growth model incorporating firm-specific and environmental variables.

Growth and Survival Determinants of Chinese Private Firms: Fieldwork evidence and econometric estimates

This paper reports on one of the first empirical attempts to investigate small firm growth and survival, and their determinants, in the Peoples’ Republic of China. The work is based on field work evidence gathered from a sample of 83 Chinese private firms (mainly SMEs) collected initially by face-to-face interviews, and subsequently by follow-up telephone interviews a year later. We extend the models of Gibrat (1931) and Jovanovic (1982), which traditionally focus on size and age alone (e.g. Brock and Evans, 1986), to a ‘comprehensive’ growth model with two types of additional explanatory variables: firm-specific (e.g. business planning); and environmental (e.g. choice of location). We estimate two econometric models: a ‘basic’ age-size-growth model; and a ‘comprehensive’ growth model, using Heckman’s two-step regression procedure. Estimation is by log-linear regression on cross-section data, with corrections for sample selection bias and heteroskedasticity. Our results refute a pure Gibrat model (but support a more general variant) and support the learning model, as regards the consequences of size and age for growth; and our extension to a comprehensive model highlights the importance of location choice and customer orientation for the growth of Chinese private firms. In the latter model, growth is explained by variables like planning, R&D orientation, market competition, elasticity of demand etc. as well as by control variables. Our work on small firm growth achieves two things. First, it upholds the validity of ‘basic’ size-age-growth models, and successfully applies them to the Chinese economy. Second, it extends the compass of such models to a ‘comprehensive’ growth model incorporating firm-specific and environmental variables.

Desenvolupament d'eines per l'apliació de l'aprenentatge basat en projectes a l'enginyeria tècnica de telecomunicacions

El projecte d'innovació docent s'emmarca dintre de la línia de treball de l'Escola Politècnica Superior de Castelldefels. Aquesta escola, des de els seus inicis ha destacat per la seva aposta per la innovació docent i l'aplicació de mètodes pedagògics pioners arreu d'Espanya. El sistema d'ensenyament basat en el seguiment individualitzat de l'estudiant, facilitat per una bona relació professor/nombre d'estudiants (grups de 40 o 20 estudiants), l'avaluació continuada, que parteix de les activitats acadèmiques realitzades en una matèria, i l'avaluació curricular, que atén el rendiment global de l'estudiant, fan que el sistema fomenti el treball regular al mateix temps que l'informa en tot moment del seu progrés acadèmic. Per un altre banda, dintre del sistema educatiu de la nostra escola podem destacar l'aplicació de l'Aprenentatge Basat en Projectes (PBL), aplicat inicialment als estudis de Segon Cicle. D'acord amb aquest model, els alumnes aprenen realitzant projectes en grup. Les intervencions del professorat i els materials del curs estan orientats a donar suport a les necessitats dels projectes que es desenvolupen a cada moment. Tot seguint la línia de treball de l'escola i la seva adequació als criteris determinats en el Espai Europeu d'Educació Superior, aquest projecte segueix tres línies d’actuació: (1) incideix en l'aplicació del PBL dintre d'assignatures Optatives i en assignatures de primers cursos de la Titulació d'Enginyeria de Telecomunicacions, (2) estimular l’alumnat, a través de treballs interdisciplinaris i la utilització de les noves tecnologies, (3) generació de documentació adaptada als nous plans d’estudi. Aquestes línies d’actuació es desenvolupen per motivar els alumnes en els estudis d'enginyeria que estan cursant i fer-los veure l'aplicabilitat, en el camp de la recerca, de gran quantitat dels coneixements que van adquirint durant la seva formació dintre de la Universitat.

Implementación de una metodología docente basada en las TIC y orientada al autoaprendizaje en asignaturas con un elevado contenido iconográfico en la Licenciatura de Veterinària de la UAB

La adaptación de los estudios universitarios al Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) pretende conseguir un nuevo modelo educativo basado en el aprendizaje activo del estudiante. En este sentido, las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs) pueden desempeñar un papel importante en la renovación de la metodología docente, y muy especialmente en asignaturas donde la carga iconográfica es fundamental, tal como ocurre en las Ciencias morfológicas y en algunas materias clínicas. En la Licenciatura en Veterinària de la UAB la carga presencial del alumno es muy elevada, lo que deja poco tiempo para el autoaprendizaje activo y el estudio autónomo. Para intentar paliar este problema, en nuestra Titulación se han elaborado en los últimos años diversos atlas y otros documentos virtuales cuyos contenidos didácticos están relacionados con materias como la Anatomía, Parasitología, Radiología y Anatomía Patológica. Estos materiales, algunos de los cuales ya están publicados on line en la plataforma Veterinària Virtual (http://quiro.uab.es), y que están a disposición de los estudiantes, posibilitan reducir en parte la carga presencial, sirven de ayuda en el proceso de enseñanza y aprendizaje, facilitan el aprendizaje no presencial, autónomo y activo y permiten la evaluación continuada, consiguiendo en definitiva un aumento del protagonismo del alumno en el proceso educativo, lo que constituye una de las metas de la adaptación al EEES. Los alumnos valoran muy positivamente la publicación on line de material educativo, ya que representa un recurso didáctico fácilmente disponible, de acceso permanente y de bajo coste económico. La duración del proyecto ha sido de dos años.

The Value of Imperfection : the Wabi-Sabi Principle in Aesthetics and Learning

OER-based learning has the potential to overcome many shortcomings and problems of traditional education. It is not hampered by IP restrictions; can depend on collaborative, cumulative, iterative refinement of resources; and the digital form provides unprecedented flexibility with respect to configuration and delivery. The OER community is a progressive group of educators and learners with decades of learning research to draw from, who know that we must prepare learners for an evolving and diverse reality. Despite this OER tends to replicate the unsuccessful characteristics of traditional education. To remedy this we may need to remember the importance of imperfection, mistakes, problems, disagreement, and the incomplete for engaged learning, and relinquish our notions of perfection, acknowledging that learners learn differently and we need diverse learners. We must stretch our perceptions of quality and provide mechanisms for engaging the incredible pool of educators globally to fulfill the promise of inclusive education.

Evaluation of an online, case-based interactive approach to teaching pathophysiology

AIM: The aim of this study was to evaluate a new pedagogical approach in teaching fluid, electrolyte and acid-base pathophysiology in undergraduate students. METHODS: This approach comprises traditional lectures, the study of clinical cases on the web and a final interactive discussion of these cases in the classroom. When on the web, the students are asked to select laboratory tests that seem most appropriate to understand the pathophysiological condition underlying the clinical case. The percentage of students having chosen a given test is made available to the teacher who uses it in an interactive session to stimulate discussion with the whole class of students. The same teacher used the same case studies during 2 consecutive years during the third year of the curriculum. RESULTS: The majority of students answered the questions on the web as requested and evaluated positively their experience with this form of teaching and learning. CONCLUSIONS: Complementing traditional lectures with online case-based studies and interactive group discussions represents, therefore, a simple means to promote the learning and the understanding of complex pathophysiological mechanisms. This simple problem-based approach to teaching and learning may be implemented to cover all fields of medicine.

LdShake: learning design solutions sharing and co-edition

Two important challenges that teachers are currently facing are the sharing and the collaborative authoring of their learning design solutions, such as didactical units and learning materials. On the one hand, there are tools that can be used for the creation of design solutions and only some of them facilitate the co-edition. However, they do not incorporate mechanisms that support the sharing of the designs between teachers. On the other hand, there are tools that serve as repositories of educational resources but they do not enable the authoring of the designs. In this paper we present LdShake, a web tool whose novelty is focused on the combined support for the social sharing and co-edition of learning design solutions within communities of teachers. Teachers can create and share learning designs with other teachers using different access rights so that they can read, comment or co-edit the designs. Therefore, each design solution is associated to a group of teachers able to work on its definition, and another group that can only see the design. The tool is generic in that it allows the creation of designs based on any pedagogical approach. However, it can be particularized in instances providing pre-formatted designs structured according to a specific didactic method (such as Problem-Based Learning, PBL). A particularized LdShake instance has been used in the context of Human Biology studies where teams of teachers are required to work together in the design of PBL solutions. A controlled user study, that compares the use of a generic LdShake and a Moodle system, configured to enable the creation and sharing of designs, has been also carried out. The combined results of the real and controlled studies show that the social structure, and the commenting, co-edition and publishing features of LdShake provide a useful, effective and usable approach for facilitating teachers' teamwork.

Reusing IMS-LD formalized best practices in collaborative learning structuring

Designs of CSCL (Computer Supported Collaborative Learning)activities should be flexible, effective and customizable toparticular learning situations. On the other hand, structureddesigns aim to create favourable conditions for learning. Thus,this paper proposes the collection of representative and broadlyaccepted (best practices) structuring techniques in collaborative learning. With the aim of establishing a conceptual common ground among collaborative learning practitioners and softwaredevelopers, and reusing the expertise that best practicesrepresent, the paper also proposes the formulation of these techniques as patterns: the so-called CLFPs (CollaborativeLearning Flow Patterns). To formalize these patterns, we havechosen the educational modelling language IMS Learning Design (IMS-LD). IMS-LD has the capability to specify many of the collaborative characteristics of the CLFPs. Nevertheless, the language bears limited capability for describing the services that mediate interactions within a learning activity and the specification of temporal or rotated roles. This analysis isdiscussed in the paper, as well as our approaches towards thedevelopment of a system capable of integrating tools using IMSLDscripts and a CLFP-based Learning Design authoring tool.

Global Nash convergence of Foster and Young's regret testing

We construct an uncoupled randomized strategy of repeated play such that, if every player follows such a strategy, then the joint mixed strategy profiles converge, almost surely, to a Nash equilibrium of the one-shot game. The procedure requires very little in terms of players' information about the game. In fact, players' actions are based only on their own past payoffs and, in a variant of the strategy, players need not even know that their payoffs are determined through other players' actions. The procedure works for general finite games and is based on appropriate modifications of a simple stochastic learningrule introduced by Foster and Young.

Evaluation of an online, case-based interactive approach to teaching pathophysiology

Rapport de synthèse : L'article qui fait l'objet de ma thèse évalue une nouvelle approche pédagogique pour l'apprentissage de certains chapitres de physiopathologie. Le dispositif pédagogique se base sur l'alternance d'apprentissage ex-cathedra et de l'utilisation d'un site web comprenant des vignettes cliniques. Lors de la consultation de ces-dernières, l'étudiant est invité à demander des examens de laboratoire dont il pourrait justifier la pertinence selon le cas clinique étudié. La nouveauté du procédé réside dans le fait que, préalablement à son cours ex-cathedra, l'enseignant peut consulter les statistiques de demandes de laboratoire et ainsi orienter son cours selon les éléments mal compris par les étudiants. A la suite du cours ex-cathedra, les étudiants peuvent consulter sur internet la vignette clinique complète avec des explications. A l'issue de tout le cours, une évaluation auprès des étudiants a été conduite. Le procédé a été mis en place durant deux années consécutives et l'article en discute notamment les résultats. Nous avons pu conclure que cette méthode innovatrice d'enseignement amène les étudiants à mieux se préparer pour les cours ex-cathedra tout en permettant à l'enseignant d'identifier plus précisément quelles thématiques étaient difficiles pour les étudiants et donc d'ajuster au mieux son cours. Mon travail de thèse a consisté à créer ce dispositif d'apprentissage, à créer l'application web des vignettes cliniques et à l'implanter durant deux années consécutives. J'ai ensuite analysé les données des évaluations et écrit l'article que j'ai présenté à la revue 'Medical Teacher'. Après quelques corrections et précisions demandées par le comité de lecture, l'article a été accepté et publié. Ce travail a débouché sur une seconde version de l'application web qui est actuellement utilisée lors du module 3.1 de 3è année à l'Ecole de Médecine à Lausanne. Summary : Since the early days of sexual selection, our understanding of the selective forces acting on males and females during reproduction has increased remarkably. However, despite a long tradition of experimental and theoretical work in this field and relentless effort, numerous questions remain unanswered and many results are conflicting. Moreover, the interface between sexual selection and conservation biology has to date received little attention, despite existing evidence for its importance. In the present thesis, I first used an empirical approach to test various sexual selection hypotheses in a population of whitefish of central Switzerland. This precise population is characterized by a high prevalence of gonadal alterations in males. In particular, I challenged the hypothesis that whitefish males displaying peculiar gonadal features are of lower genetic quality than other seemingly normal males. Additionally, I also worked on identifying important determinant of sperm behavior. During a second theoretical part of my work, which is part of a larger project on the evolution of female mate preferences in harvested fish populations, I developed an individual-based simulation model to estimate how different mate discrimination costs affect the demographical behavior of fish populations and the evolutionary trajectories of female mate preferences. This latter work provided me with some insight on a recently published article addressing the importance of sexual selection for harvesting-induced evolution. I built upon this insight in a short perspective paper. In parallel, I let some methodological questions drive my thoughts, and wrote an essay about possible synergies between the biological, the philosophical and the statistical approach to biological questions.

Teaching evidence-based management with a focus on producing local evidence

We present an approach to teaching evidence-based management (EBMgt) that trains future managers how to produce local evidence. Local evidence is causally interpretable data, collected on-site in companies to address a specific business problem. Our teaching method is a variant of problem-based learning, a method originally developed to teach evidence-based medicine. Following this method, students learn an evidence-based problem-solving cycle for addressing actual business cases. Executing this cycle, students use and produce scientific evidence through literature searches and the design of local, experimental tests of causal hypotheses. We argue the value of teaching EBMgt with a focus on producing local evidence, how it can be taught, and what can be taught. We conclude by outlining our contribution to the literature on teaching EBMgt and by discussing limitations of our approach.