Probability and statistics: selected problems

Probability and Statistics—Selected Problems is a unique book for senior undergraduate and graduate students to fast review basic materials in Probability and Statistics. Descriptive statistics are presented first, and probability is reviewed secondly. Discrete and continuous distributions are presented. Sample and estimation with hypothesis testing are presented in the last two chapters. The solutions for proposed excises are listed for readers to references.

Linear algebra: selected problems

Linear Algebra—Selected Problems is a unique book for senior undergraduate and graduate students to fast review basic materials in Linear Algebra. Vector spaces are presented first, and linear transformations are reviewed secondly. Matrices and Linear systems are presented. Determinants and Basic geometry are presented in the last two chapters. The solutions for proposed excises are listed for readers to references.

Defining programming problems as learning objects

Standards for learning objects focus primarily on content presentation. They were already extended to support automatic evaluation but it is limited to exercises with a predefined set of answers. The existing standards lack the metadata required by specialized evaluators to handle types of exercises with an indefinite set of solutions. To address this issue we extended existing learning object standards to the particular requirements of a specialized domain. We present a definition of programming problems as learning objects that is compatible both with Learning Management Systems and with systems performing automatic evaluation of programs. The proposed definition includes metadata that cannot be conveniently represented using existing standards, such as: the type of automatic evaluation; the requirements of the valuation engine; and the roles of different assets - tests cases, program solutions, etc. We present also the EduJudge project and its main services as a case study on the use of the proposed definition of programming problems as learning objects.

Cálculo mental – um estudo sobre as estratégias utilizadas por alunos do 3.º ano na adição e subtração

Relatório de Estágio apresentado à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ensino do 1.º e do 2.º Ciclo do Ensino Básico

A contribution to the e-framework: a specification of a programming exercise evaluation service

This work is a contribution to the e-Framework, arguably the most prominent e-learning framework today, and consists of the definition of a service for the automatic evaluation of programming exercises. This evaluation domain differs from trivial evaluations modelled by languages such as the IMS Question & Test Interoperability (QTI) specification. Complex evaluation domains justify the development of specialized evaluators that participate in several business processes. These business processes can combine other type of systems such as Programming Contest Management Systems, Learning Management Systems, Integrated Development Environments and Learning Object Repositories where programming exercises are stored as Learning Objects. This contribution describes the implementation approaches used, more precisely, behaviours & requests, use & interactions, applicable standards, interface definition and usage scenarios.

Modelling an e-learning environment for learning programming languages

It is widely accepted that solving programming exercises is fundamental to learn how to program. Nevertheless, solving exercises is only effective if students receive an assessment on their work. An exercise solved wrong will consolidate a false belief, and without feedback many students will not be able to overcome their difficulties. However, creating, managing and accessing a large number of exercises, covering all the points in the curricula of a programming course, in classes with large number of students, can be a daunting task without the appropriated tools working in unison. This involves a diversity of tools, from the environments where programs are coded, to automatic program evaluators providing feedback on the attempts of students, passing through the authoring, management and sequencing of programming exercises as learning objects. We believe that the integration of these tools will have a great impact in acquiring programming skills. Our research objective is to manage and coordinate a network of eLearning systems where students can solve computer programming exercises. Networks of this kind include systems such as learning management systems (LMS), evaluation engines (EE), learning objects repositories (LOR) and exercise resolution environments (ERE). Our strategy to achieve the interoperability among these tools is based on a shared definition of programming exercise as a Learning Object (LO).

Using the learning tools interoperability framework for LMS integration in service oriented architectures

The LMS plays an indisputable role in the majority of the eLearning environments. This eLearning system type is often used for presenting, solving and grading simple exercises. However, exercises from complex domains, such as computer programming, require heterogeneous systems such as evaluation engines, learning objects repositories and exercise resolution environments. The coordination of networks of such disparate systems is rather complex. This work presents a standard approach for the coordination of a network of eLearning systems supporting the resolution of exercises. The proposed approach use a pivot component embedded in the LMS with two roles: provide an exercise resolution environment and coordinate the communication between the LMS and other systems exposing their functions as web services. The integration of the pivot component with the LMS relies on the Learning Tools Interoperability. The validation of this approach is made through the integration of the component with LMSs from two vendors.

Modelling a network of heterogeneous e-learning systems

In recent years emerged several initiatives promoted by educational organizations to adapt Service Oriented Architectures (SOA) to e-learning. These initiatives commonly named eLearning Frameworks share a common goal: to create flexible learning environments by integrating heterogeneous systems already available in many educational institutions. However, these frameworks were designed for integration of systems participating in business like processes rather than on complex pedagogical processes as those related to automatic evaluation. Consequently, their knowledge bases lack some fundamental components that are needed to model pedagogical processes. The objective of the research described in this paper is to study the applicability of eLearning frameworks for modelling a network of heterogeneous eLearning systems, using the automatic evaluation of programming exercises as a case study. The paper surveys the existing eLearning frameworks to justify the selection of the e-Framework. This framework is described in detail and identified the necessary components missing from its knowledge base, more precisely, a service genre, expression and usage model for an evaluation service. The extensibility of the framework is tested with the definition of this service. A concrete model for evaluation of programming exercises is presented as a validation of the proposed approach.

Using the Common Cartridge profile to enhance learning content interoperability

The concept of Learning Object (LO) is crucial for the standardization on eLearning. The latest LO standard from IMS Global Learning Consortium is the IMS Common Cartridge (IMS CC) that organizes and distributes digital learning content. By analyzing this new specification we considered two interoperability levels: content and communication. A common content format is the backbone of interoperability and is the basis for content exchange among eLearning systems. Communication is more than just exchanging content; it includes also accessing to specialized systems and services and reporting on content usage. This is particularly important when LOs are used for evaluation. In this paper we analyze the Common Cartridge profile based on the two interoperability levels we proposed. We detail its data model that comprises a set of derived schemata referenced on the CC schema and we explore the use of the IMS Learning Tools Interoperability (LTI) to allow remote tools and content to be integrated into a Learning Management System (LMS). In order to test the applicability of IMS CC for automatic evaluation we define a representation of programming exercises using this standard. This representation is intended to be the cornerstone of a network of eLearning systems where students can solve computer programming exercises and obtain feedback automatically. The CC learning object is automatically generated based on a XML dialect called PExIL that aims to consolidate all the data need to describe resources within the programming exercise life-cycle. Finally, we test the generated cartridge on the IMS CC online validator to verify its conformance with the IMS CC specification.

Influência de diferentes estratégias de estabilização lombopélvica e de programas de exercícios de controlo motor no Active Straight Leg Raise

Introdução: O Active Straight Leg Raise (ASLR) tem sido sugerido como um indicador clínico da estabilidade lombopélvica. Estratégias passivas e ativas podem contribuir para aumentar esta estabilidade, assim como programas de exercício baseados nas mesmas estratégias ativas. Objetivos: Comparar os efeitos imediatos da compressão pélvica manual (CP), do drawing-in (DI) e do bracing abdominal (BA) durante o ASLR em indivíduos com e sem dor lombopélvica crónica e inespecífica, e avaliar o efeito prolongado das manobras de estabilização ativas através dos programas de exercícios de controlo motor, Pilates e McGill. Métodos: Estudo transversal, com uma amostra de 111 voluntários, 52 sem dor lombopélvica (NLPPG) e 59 com dor lombopélvica (LPPG), e estudo experimental, formado pelo LPPG dividido em 19 no grupo controlo (GC), 20 no grupo pilates (GP) e 20 no grupo mcgill (GMg). Foi avaliado o ASLR padrão, o ASLR com CP, o ASLR com DI e ASLR com BA. Os participantes foram avaliados antes e após as 8 semanas de implementação dos programas exercícios de McGill e Richardson, apenas aos respetivos grupos. Resultados: O LPPG apresentou significativamente maior score no ASLR comparativamente ao NLPPG (z=-9,361; p<0,001). Apesar do BA ter apresentado scores inferiores às restantes estratégias (p<0,001), todas elas foram capazes de diminuir o score do ASLR (p<0,001). Após a aplicação dos programas de exercícios, verificou-se que o GP (p<0,001) e o GMg (p<0,001) apresentaram scores significativamente menores no ASLR, relativamente ao GC. No GP e no GMg verificou-se uma diminuição do score do ASLR (Z=-4,028; p<0,001; Z=-4,179; p<0,001, respetivamente). Além disso, GMg apresentou uma tendência para apresentar menores scores do ASLR comparativamente ao GP. Conclusão: Qualquer uma destas manobras de estabilização quando adicionada ao ASLR pode aumentar a estabilidade lombopélvica, especialmente o BA. Os exercícios de Pilates e de McGill permitiram melhorar os scores do ASLR.

Testes de endurance do tronco: diferenças entre indivíduos com e sem dor lombo-pélvica e o efeito de programas de exercício de controlo motor

Introdução: em indivíduos com dor lombo-pélvica (LPP), parece existir uma alteração de controlo motor e diminuição da endurance dos músculos do tronco. A realização de exercícios de controlo motor pode melhorar a endurance dessa musculatura e consequentemente o controlo motor. Objetivos: detetar diferenças nos tempos e rácios de endurance dos músculos do tronco em indivíduos com e sem dor lombo-pélvica e avaliar o efeito de dois programas de exercícios de controlo motor (segundo Richardson e segundo McGill) nos mesmos outcomes em indivíduos com LPP. Métodos: estudo transversal com uma amostra de 111 indivíduos, 52 para o grupo sem dor (NLPP) e 59 para o com LPP e estudo experimental, constituído pelos indivíduos LPP (59), alocados nos grupos de Pilates (20), McGill (20) ou no grupo controlo (19). Avaliaramse os tempos obtidos nos testes de endurance para os músculos extensores, flexores, flexores laterais direitos e esquerdos do tronco e respetivos rácios, tendo em conta o modelo de McGill. As avaliações dos grupos do estudo experimental realizaram-se antes e após as 8 semanas de exercício. Resultados: os indivíduos com LPP apresentaram tempos e rácios de endurance significativamente inferiores aos indivíduos NLPP (p<0.001). Após as 8 semanas de exercício, registaram-se diferenças estatisticamente significativas entre os grupos em todos os testes de endurance, sendo que o grupo de McGill apresentou tempos significativamente superiores aos do grupo de Pilates para os músculos flexores (p=0.001), flexores laterais direitos (p=0.002) e esquerdos (p=0.009). Quanto aos rácios de endurance, não se detetaram apenas diferenças estatisticamente significativas no rácio flexão lateral esquerda/extensão. Conclusão: os indivíduos com LPP apresentaram tempos e rácios de endurance do tronco inferiores aos dos indivíduos sem dor. Ambos os programas de exercícios melhoraram os tempos e os rácios de endurance, tendo existido uma tendência para melhores resultados na abordagem segundo McGill

CodeSkelGen: a program skeleton generator

Existent computer programming training environments help users to learn programming by solving problems from scratch. Nevertheless, initiating the resolution of a program can be frustrating and demotivating if the student does not know where and how to start. Skeleton programming facilitates a top-down design approach, where a partially functional system with complete high level structures is available, so the student needs only to progressively complete or update the code to meet the requirements of the problem. This paper presents CodeSkelGen - a program skeleton generator. CodeSkelGen generates skeleton or buggy Java programs from a complete annotated program solution provided by the teacher. The annotations are formally described within an annotation type and processed by an annotation processor. This processor is responsible for a set of actions ranging from the creation of dummy methods to the exchange of operator types included in the source code. The generator tool will be included in a learning environment that aims to assist teachers in the creation of programming exercises and to help students in their resolution.

O impacto de um programa de exercícios com o Inspirómetro de Incentivo na função pulmonar em doentes com Escoliose Idiopática

Introdução: A escoliose é uma deformidade vertebral muito comum e de grande importância social. A etiologia da escoliose idiopática da adolescência é desconhecida e descrita como multifatorial. Segundo a literatura existe uma forte correlação entre a função pulmonar anormal e a gravidade da deformidade da coluna vertebral. Tem sido proposto como abordagem terapêutica o uso de Inspirómetro de Incentivo, contudo, ainda se encontra incerto a sua eficácia nesta patologia. Objetivo: Analisar o impacto de um programa de exercícios domiciliários com o Inspirómetro de Incentivo em doentes com Escoliose Idiopática nos volumes pulmonares e na força muscular dos músculos respiratórios. Metodologia: Foram avaliados, por meio de um estudo experimental, 12 indivíduos do sexo feminino (com média e desvio padrão correspondentes a 15,1 e 1,6 respetivamente) com diagnóstico de Escoliose Idiopática antes e 3meses após a cirurgia corretiva e 12 indivíduos saudáveis também do sexo feminino (com média e desvio padrão correspondentes a 15,2 e 1,4 respetivamente). A função pulmonar foi avaliada através do espirómetro computorizado Spinolab®, a força dos músculos respiratórios avaliou-se através da mensuração da PImáx e PEmáx com o Microrpm®. Para finalizar a avaliação o participante foi sujeito a aplicação do THRESHOLD® com 30% da PImáx obtida. O protocolo domiciliário, referente à parte experimental, baseou-se no uso bi-diário do Inspirómetro de Incentivo Respiflo FS®, que foi fornecido aos participantes no dia da alta hospitalar. Resultados: Foram encontrados valores menores da função respiratória e força muscular (p<0,05) no grupo de doentes com Escoliose em relação ao grupo dos Saudáveis, excepto em relação ao Índice de Tiffeneau (p=0,17). No entanto, quando se comparou o grupo Controlo e o Grupo Experimental não severificaram diferenças estatisticamente significativas em relação às variáveis estudadas. Por fim, na análise dos parâmetros nos dois momentos de avaliação (inicial e final) entre o grupo dos Saudáveis e grupo Experimental verificou-se que existiam diferenças estatisticamente significativas ao nível da CFV (pi=0,02; pf=0,00), FEV1 (pi=0,01; pf=0,00) e PImáx inicial (p=0,02) e PImáx th inicial (p=0,03). Conclusão: A função pulmonar e a força dos músculos respiratórios em indivíduos com diagnóstico de Escoliose Idiopática encontra-se diminuída quando comparada com uma população saudável. Dentro das condições propostas no presente estudo, verificou-se que a aplicação de um programa de exercícios com o Inspirómetro de Incentivo com duração de 3 meses não revela resultados significativos ao nível da função pulmonar e da força dos músculos respiratórios.

Protocolo de Treino dos Músculos do Pavimento Pélvico em Mulheres com Incontinência Urinária de Esforço: Revisão Sistemática

Introdução: Os exercícios de fortalecimento dos músculos do pavimento pélvico (EFMPP) são considerados a primeira intervenção no tratamento da incontinência urinária de esforço (IUE), porém os EFMPP são distintos, não existindo evidência sobre os parâmetros de treino. Objetivo: Identificar o protocolo e/ ou os parâmetros de treino dos músculos do pavimento pélvico (MPP) mais eficaz no tratamento da IUE feminina. Método: A pesquisa bibliográfica foi realizada entre janeiro de 1992 a março de 2014 nas bases de dados PubMed, Cochrane Library, PEDro, web of Science e LILACS. Os artigos incluídos eram de língua inglesa, estudos experimentais, no qual comparavam EFMPP com o tratamento placebo, usual ou sem tratamento, com idade compreendida entre os 18 e os 65 anos e diagnóstico de IUE. Os critérios de exclusão abrangeram o diagnóstico de IUE desencadeada por fatores externos ao trato urinário inferior, grávidas, puérperas, prolapso ≥ 2 e outros tipos de IU. A avaliação da qualidade metodológica for realizada através da escala PEDro. Resultados: Sete artigos de elevada qualidade metodológica foram incluídos na presente revisão. A amostra foi constituída por 331 mulheres, com idade média de 44,4 anos, duração média das perdas urinárias de 64 meses e a gravidade da IUE variou entre ligeira a severa. Os programas de EFMPP eram distintos em relação aos parâmetros de treino dos MPP, sendo que alguns estudos incluíram o treino abdominal, supervisão e técnicas adjuvantes. A taxa de curada da quantidade de perda urinária variou entre 28,6 a 80%, enquanto a força dos MPP variou de 15,6% a 161,7%. Conclusão: Na presente revisão sistemática, os EFMPP combinados com palpação digital, biofeedback e cones vaginais parecem ser mais eficazes na redução da quantidade de perda urinária, comparado com os EFMPP isolados ou sem tratamento. Esta revisão permitiu igualmente identificar as 12 semanas de duração da intervenção, 10 repetições por série e diferentes posições, sendo os parâmetros de treino mais consistentes na redução dos sintomas.

Protocolo de Treino dos Músculos do Pavimento Pélvico em Mulheres com Incontinência Urinária de Esforço: Revisão Sistemática

Introdução: Os exercícios de fortalecimento dos músculos do pavimento pélvico (EFMPP) são considerados a primeira intervenção no tratamento da incontinência urinária de esforço (IUE), porém os EFMPP são distintos, não existindo evidência sobre os parâmetros de treino. Objetivo: Identificar o protocolo e/ ou os parâmetros de treino dos músculos do pavimento pélvico (MPP) mais eficaz no tratamento da IUE feminina. Método: A pesquisa bibliográfica foi realizada entre janeiro de 1992 a março de 2014 nas bases de dados PubMed, Cochrane Library, PEDro, web of Science e LILACS. Os artigos incluídos eram de língua inglesa, estudos experimentais, no qual comparavam EFMPP com o tratamento placebo, usual ou sem tratamento, com idade compreendida entre os 18 e os 65 anos e diagnóstico de IUE. Os critérios de exclusão abrangeram o diagnóstico de IUE desencadeada por fatores externos ao trato urinário inferior, grávidas, puérperas, prolapso ≥ 2 e outros tipos de IU. A avaliação da qualidade metodológica for realizada através da escala PEDro. Resultados: Sete artigos de elevada qualidade metodológica foram incluídos na presente revisão. A amostra foi constituída por 331 mulheres, com idade média de 44,4 anos, duração média das perdas urinárias de 64 meses e a gravidade da IUE variou entre ligeira a severa. Os programas de EFMPP eram distintos em relação aos parâmetros de treino dos MPP, sendo que alguns estudos incluíram o treino abdominal, supervisão e técnicas adjuvantes. A taxa de curada da quantidade de perda urinária variou entre 28,6 a 80%, enquanto a força dos MPP variou de 15,6% a 161,7%. Conclusão: Na presente revisão sistemática, os EFMPP combinados com palpação digital, biofeedback e cones vaginais parecem ser mais eficazes na redução da quantidade de perda urinária, comparado com os EFMPP isolados ou sem tratamento. Esta revisão permitiu igualmente identificar as 12 semanas de duração da intervenção, 10 repetições por série e diferentes posições, sendo os parâmetros de treino mais consistentes na redução dos sintomas.