Challenges of programming apprentice

The present article describes the challenges programming apprentices face and identifies the elements and processes that set them apart from experienced programmers. And also explains why a conventional programming languages teaching approach fails to map the programming mental model. The purpose of this discussion is to benefit from ideas and cognitive philosophies to be embedded in programming learning tools. Cognitive components are modeled as elements to be handled by the apprentices in tutoring systems while performing a programming task. In this process a mental level solution (the mental model of the program) and an implementation level solution (the program) are created. The mapping between these representations is a path followed by the student explicitly in this approach. © 2011 IEEE.

Efeitos de relevância versus repetição de estímulo lingüístico na indução da memória declarativa

In the LTP (Long-Term Potentiation) model of learning and memory formation, elaborated in the context of molecular neurobiology, the opening of NMDA (N-Metyl-D-Aspartate) channels to entry of calcium ions into the post-synaptic neuron depends on two excitatory events: the repeated activation of the post-synaptic neuron by only one pre-synaptic neuron (Alternative 1), or its concomitant activation by two or more pre-synaptic neurons (Alternative 2). With the purpose of testing these alternatives, in the context of Cognitive Psychology, we presented to 73 university students a sequence of slides, with the duration of 6 seconds each, containing sentences (one for each slide) considered as being relevant or irrelevant for the subjects. Relevant sentences (R1) were presented only one time, while irrelevant ones were divided in three groups: the first one with sentences presented only one time (I1), the second with sentences presented three times (I3) and the third with sentences presented five times (I5). We conjectured that relevant sentences presented only one time would mobilize two or more brain excitatory pathways (corresponding to Alternative 2 above), while repeated irrelevant sentences would progressively activate the same sensory pathway. After the presentation of the sentences, the subjects answered a written questionnaire with questions about each presented sentence. The results indicate a prevalence of correct answers to R1 over I1, I3 and I5, suggesting that the relevance factor has greater weight than repetition in the induction of declarative memories

Ensino e aprendizagem de Biologia em trilhas interpretativas: o modelo contextual do aprendizado como referencial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Calcium-dependent mechanisms and long-term potentiation: Role of NMDA receptors, voltage -dependent calcium channels and persistent protein kinase activity

Long-term potentiation (LTP) is a rapidly induced and long lasting increase in synaptic strength and is the leading cellular model for learning and memory in the mammalian brain. LTP was first identified in the hippocampus, a structure implicated in memory formation. LTP induction is dependent on postsynaptic Ca2+ increases mediated by N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors. Activation of other postsynaptic routes of Ca2+ entry, such as voltage-dependent Ca2+ channels (VDCCs) have subsequently been shown to induce a long-lasting increase in synaptic strength. However, it is unknown if VDCC-induced LTP utilized similar cellular mechanisms as the classical NMDA receptor-dependent LTP and if these two forms of LTP display similar properties. This dissertation determines the similarities and differences in VDCC and NMDA receptor-dependent LTP in area CA1 of hippocampal slices and demonstrates that VDCCs and NMDA receptors activate similar cellular mechanisms, such as protein kinases, to induce LTP. However, VDCC and NMDA receptor activated LTP induction mechanisms are compartmentalized in the postsynaptic neuron, such that they do not interact. Consistent with activation properties of NMDA receptors and VDCCs, NMDA receptor and VDCC-dependent LTP have different induction properties. In contrast to NMDA-dependent LTP, VDCC-induced potentiation does not require evoked presynaptic stimulation or display input specificity. These results indicate that there are two different routes of postsynaptic Ca2+ which can induce LTP and the compartmentation of VDCCs and NMDA receptors and/or their resulting Ca2+ increases may account for the distinction between these LTP induction mechanisms.^ One of the molecular targets for postsynaptic Ca2+ that is required for the induction of LTP is protein kinases. Evidence for the role of protein kinase activity in LTP expression is either correlational or controversial. We have utilized a broad range and potent inhibitors of protein kinases to systematically examine the temporal requirement for protein kinases in the induction and expression of LTP. Our results indicate that there is a critical period of persistent protein kinase activity required for LTP induction activated by tetanic stimulation and extending until 20 min after HFS. In addition, our results suggest that protein kinase activity during and immediately after HFS is not sufficient for LTP induction. These results provide evidence for persistent and/or Ca2+ independent protein kinase activity involvement in LTP induction. ^

La formación de competencias digitales de estudiantes de profesorados universitarios : La estrategia de e-actividades en un modelo de aula extendida

Es un hecho que las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) han modificado nuestras prácticas sociales. También lo es que los jóvenes nacidos en los últimos años parecen haberse apropiado de ellas con gran habilidad. Sin embargo, luego de varios años enseñando TIC a alumnos de profesorados universitarios de la Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación (FaHCE) de la Universidad Nacional de la Plata, observamos que sus desempeños en relación a dichas tecnologías no parecía ni suficiente ni apropiado de acuerdo a los estándares internacionales y regionales vigentes de competencias digitales para el nivel universitario. Como estrategia didáctica superadora implementamos un diseño de instrucción basado en el modelo de aula extendida con e-actividades, buscando ampliar el contacto de los estudiantes con la propuesta de la asignatura, cuantitativa y cualitativamente. Luego, al haber obtenido algunas señales auspiciosas en cuanto el desarrollo de las competencias digitales de nuestros alumnos, nos formulamos la hipótesis que orientó nuestro trabajo: Las e-actividades en un modelo de aula extendida podrían favorecer el desarrollo de las competencias digitales académicas de los estudiantes de profesorados universitarios. Emprendimos entonces esta investigación que, con el objetivo principal de mejorar las competencias digitales de nuestros estudiantes, dirigimos en dos direcciones: Indagar cuáles son los niveles de conocimientos digitales deseables para un alumno futuro docente del siglo XXI. En base a la revisión documental sobre este tema, consideramos que un estudiante de profesorado universitario posee competencias digitales si, además de dominarlas, las valora y es consciente de cómo ellas contribuyen a su formación académica y de cómo seguirán haciéndolo en su desempeño profesional futuro, consciente al mismo tiempo de que las TIC no poseen un potencial transformador en sí mismas, sino en función del uso que se haga de ellas. Comprobar la veracidad de nuestra hipótesis sobre los potenciales beneficios de las e-actividades en la formación digital de nuestros estudiantes, y de verificarse este supuesto, destacar las condiciones de calidad según las cuales deberían diseñarse

La formación de competencias digitales de estudiantes de profesorados universitarios : La estrategia de e-actividades en un modelo de aula extendida

Es un hecho que las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) han modificado nuestras prácticas sociales. También lo es que los jóvenes nacidos en los últimos años parecen haberse apropiado de ellas con gran habilidad. Sin embargo, luego de varios años enseñando TIC a alumnos de profesorados universitarios de la Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación (FaHCE) de la Universidad Nacional de la Plata, observamos que sus desempeños en relación a dichas tecnologías no parecía ni suficiente ni apropiado de acuerdo a los estándares internacionales y regionales vigentes de competencias digitales para el nivel universitario. Como estrategia didáctica superadora implementamos un diseño de instrucción basado en el modelo de aula extendida con e-actividades, buscando ampliar el contacto de los estudiantes con la propuesta de la asignatura, cuantitativa y cualitativamente. Luego, al haber obtenido algunas señales auspiciosas en cuanto el desarrollo de las competencias digitales de nuestros alumnos, nos formulamos la hipótesis que orientó nuestro trabajo: Las e-actividades en un modelo de aula extendida podrían favorecer el desarrollo de las competencias digitales académicas de los estudiantes de profesorados universitarios. Emprendimos entonces esta investigación que, con el objetivo principal de mejorar las competencias digitales de nuestros estudiantes, dirigimos en dos direcciones: Indagar cuáles son los niveles de conocimientos digitales deseables para un alumno futuro docente del siglo XXI. En base a la revisión documental sobre este tema, consideramos que un estudiante de profesorado universitario posee competencias digitales si, además de dominarlas, las valora y es consciente de cómo ellas contribuyen a su formación académica y de cómo seguirán haciéndolo en su desempeño profesional futuro, consciente al mismo tiempo de que las TIC no poseen un potencial transformador en sí mismas, sino en función del uso que se haga de ellas. Comprobar la veracidad de nuestra hipótesis sobre los potenciales beneficios de las e-actividades en la formación digital de nuestros estudiantes, y de verificarse este supuesto, destacar las condiciones de calidad según las cuales deberían diseñarse

Las Infraestructuras de Datos Espaciales (IDE) como un recurso educativo TIC . Estrategias de formación y difusión para el profesorado de la Educación Secundaria Obligatoria

Desde mediados de los 90, gracias a las posibilidades de la World Wide Web, se liberó la cartografía de su dependencia del medio físico, posibilitando el acceso y visualización de millones de mapas almacenados en formatos gráficos a través de Internet. En este contexto, el papel de la Información Geográfica (IG) en la vida cotidiana adquirió relevancia en la medida que el acceso a la misma resultaba cada vez más fácil gracias a múltiples herramientas y aplicaciones para distribuir y acercar los mapas en distintos formatos a la sociedad en general. Sin embargo, dado que esa información enseguida pasaba a estar desactualizada, surgió una demanda desde distintos ámbitos (seguridad, medio ambiente transporte, servicios, etc.) y de la sociedad en general para disponer de la información más actual. Como respuesta a esta demanda, surgen las iniciativas denominadas Infraestructuras de Datos Espaciales (IDE). Estas iniciativas, mediante la acción coordinada de un conjunto de tecnologías, estándares, normas y políticas, brindan la posibilidad a los usuarios de acceder, a través de Internet, a IG actualizada producida por instituciones y organismos oficiales, en un marco colaborativo y sustentada en una estructura organizativa. En este contexto, el ámbito educativo no ha permanecido ajeno representando uno de los espacios más propicios para la difusión de las potencialidades y usos de las IDE. En esta tesis se propone la utilización de las IDE en el contexto educativo, específicamente en la Educación Secundaria Obligatoria (ESO). Utilizar las IDE en el contexto educativo implica asignarle un papel en el proceso de enseñanza-aprendizaje y en el marco de esta tesis se presentan los fundamentos teóricos que permiten afirmar que las IDE son un re-curso educativo que responde a las características de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). Esto se explicita a través de un concepto más amplio que hemos denominado “recurso educativo TIC”. En este contexto se analizan las posibilidades que ofrece las IDE para alcanzar los objetivos de aprendizaje de asignaturas de la ESO relacionadas con IG y se identifican contenidos susceptibles de ser abordados utilizándolas. Por otra parte, atendiendo al modelo educativo del aprendizaje basado en competencias, se exponen las posibilidades y potencialidades que ofrecen las IDE para desarrollar la competencia digital. Una vez planteado el marco teórico se desarrollaron dos estrategias de formación y difusión de las IDE orientadas al profesorado de la ESO. En primer lugar, utilizando el Modelo de Diseño Instruccional ADDIE, se diseñaron, desarrollaron, implementaron y evaluaron tres cursos e-learning para el profesorado de ESO de las asignaturas Ciencias Sociales, Ciencias de la Naturaleza y Tecnología. En segundo lugar, con objetivo de complementar los resultados obtenidos de los cursos e-learning, se realizó una actividad en dos Institutos de Educación Secundaria orientada a difundir las IDE. La puesta en práctica de estas estrategias ofreció al profesorado la información necesaria sobre qué son las IDE y proporcionó ejemplos concretos de uso de las mismas en su asignatura, permitiéndoles disponer de los conocimientos e información para emitir una valoración sobre las posibilidades que ofrecen las IDE como un recurso educativo TIC. Since about the middle of the 1990 decade, owing to the potential of the World Wide Web, cartography freed itself from its dependence on its physical support, enabling the access and visualisation of millions of maps stored in graphical formats through the Internet. In this context, the role of Geographic Information (GI) in daily life became relevant in as much as its access turned out to be ever easier due to multiple tools and applications to distribute and bring maps in different formats closer to society in general. Yet, since the information available often became outdated, a demand for updated information arose from different specific fields (security, environment, transport, services, etc.) and from the general public. As a response to this demand, the so-called Spatial Data Infrastructure (SDI) initiatives arose which, through the coordinated action of a set of technologies, stan-dards, and policies, enabled users to access updated GI created by organisations and official institutions, through the Internet, within a cooperative framework and an organisational structure. In this context the educational world has not remained aloof, since it represented one of the most propitious scope for the dissemination of the potentials and uses of SDI. In this thesis the utilization of SDI in the educational context is proposed, specifically in the Spanish Compulsory Secondary Education (Educación Secundaria Obligatoria – ESO). This utilization implies assigning SDI a role in the teaching-learning process; here the theo-retical foundation is presented which allows asserting that SDI is an educational resource fitting in with the characteristics of the Information and Communication Technologies (ICT). This is made explicit by means of a broader concept we have called “ICT educa-tional resource”. The possibilities offered by SDI to reach the objective of learning ESO subjects related to GI are analyzed, and contents apt to be addressed by using them are identified. On the other hand, attending to the educational model of learning based on competences, the possibilities and potentials the SDI offer to develop the digital compe-tence are exposed. After having set forth the theoretical frame, two strategies of training and dissemination of SDI were developed, oriented to the ESO teaching staff. First, using the ADDIE Instruc-tional Design Model, three learning courses were designed, developed, implemented and evaluated for the ESO teaching staff in the subjects of Social Sciences, Natural Sciences and Technology. In the second place, with the purpose of supplementing the results ob-tained from the e-learning courses, an activity was carried out in two High Schools, ori-ented to disseminate the SDI. The implementation of these strategies offered the teaching staff the needed information concerning the SDI and provided specific instances of utilisa-tion thereof in their subject, thus enabling them to acquire the knowledge and information to issue an assessment of the possibilities the SDI offer as an ICT educational resource

Análisis del rendimiento académico del alumnado de último curso de ingeniería mediante nuevas tecnologías en el proceso de enseñanza‐aprendizaje

En el marco del Espacio Europeo de Educación Superior los estudios deben de estar orientados a facilitar la movilidad de los futuros egresados para que su inclusión en mundo laboral sea global y en este contexto, los sistemas educativos deben introducir cambios en el proceso de enseñanza – aprendizaje y en la gestión. Como uno de los elementos básicos de la creación del EEES es el aprendizaje a lo largo de la vida, se deben adoptar metodologías que doten al estudiante de capacidades para poder enfrentarse a todos los retos de la vida laboral. A través de la presente investigación se trata de aportar una visión real de la aplicación efectiva de un modelo de Aprendizaje Basado en Problemas y el Método del Caso acompañados de una fuerte Acción Tutorial y el uso de la Tecnología de la Información y Comunicación en la Universidad (TIC). Se considera asimismo de gran interés para la mejora del aprendizaje conocer cuál es la opinión real de los estudiantes universitarios, ya que son los principales implicados en relación a un modelo formativo apoyado en el Aprendizaje Basado en Problemas, el Método del Caso, la Acción Tutorial y utilización de las TIC. A través de este estudio se pretende comprobar y valorar cual es la visión real que los alumnos tienen de estas aplicaciones y como las utilizan. Para ello durante los últimos cursos se ha trabajado con alumnos de los últimos cursos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Civil de la Universidad Politécnica de Madrid aplicando técnicas de Aprendizaje Basado en Problemas y el Método del Caso conjuntamente con la utilización de un Modelo de Acción Tutorial y el uso de la TIC. La tarea se ha centrado en desarrollar, a lo largo de los cursos 2009-10, 2010-11, 2011-12 y 2013-14, un modelo de Acción Tutorial con los alumnos matriculados en las asignaturas de Caminos I, Caminos II, Aforos y Ordenación del Tráfico, asignaturas de la titulación de Ingeniería Técnica de Obras Públicas, y por otro lado, en la asignatura de Caminos, perteneciente a la titulación de Ingeniería Civil. Mediante cuestionarios al inicio y final del curso, se ha conocido cuál es la opinión que poseen los alumnos sobre esta acción. A continuación, durante los cursos 2010-11, 2011-12 y 2013-14 se desarrolla un modelo experimental para evaluar las mejoras, tanto de rendimiento como de adquisición de competencias, utilizando el Aprendizaje Basado en Problemas y el Método del Caso acompañados de las TIC en el proceso de enseñanza–aprendizaje como modelo de Acción Tutorial con alumnos. ABSTRACT Abstract In the frame of the European Higher Education Area, the studies must be faced to facilitate mobility of future graduates for inclusion in the workplace is global and in this context, educational systems must introduce changes in the process of education-learning and management. Since one of the basic elements of the creation of the EHEA is learning throughout life, there must be adopted methodologies that provide the student of aptitudes to be able to face all the challenges of the labor life. Through this research it is provided a real vision of the effective application of a Model of Learning Based on Problems and the Case Method accompanied by a strong Tutorial Action and the use of ITC in the University. It is also considered of great interest for the improvement of learning to know what the real opinion of the college students is, as they are the main players in relation in a training model based on Problem-Based Learning, the Case Method, the Tutorial Action and Use of ICT. Through this study it is expected to verify and assess which is the real vision that students have about these applications and how they use them. In order to achieve the goal of this research project, during the last three years I have been working with students of last courses of the Civil Engineering School of the Technical University of Madrid applying with them techniques of Problem-Based Learning and the Case Method together with the use of a Model Action Tutorial and the Use of Information Technology and Communication (ICT). The task has focused on developing, over the 2009-10, 2010-11, 2011-12 and 2013-14 courses, a model of Tutorial Action with students enrolled in the subjects of Roads I, Roads II, Traffic Gauging and Traffic Management, all of them of the old degree in Civil Engineering (1971 Study Plan), and secondly, on the subject of Roads which belong to the current degree of Civil Engineering. Using questionnaires at the beginning and end of the course the perception that students have on this action.. Then, during the 2010-11, 2011-12 and 2013-14 courses an experimental model is developed to evaluate improvements in both performance and skills acquisition, using Problem-Based Learning and the Case Method together with the ICT in Teaching-Learning Pprocess as a model of Tutorial Action with students.

Especificaciones eMathTeacher, creación del Modelo Granular Lingüístico de la evaluación del aprendizaje humano, y diseño de sistemas que implementan estos conceptos

El concepto de algoritmo es básico en informática, por lo que es crucial que los alumnos profundicen en él desde el inicio de su formación. Por tanto, contar con una herramienta que guíe a los estudiantes en su aprendizaje puede suponer una gran ayuda en su formación. La mayoría de los autores coinciden en que, para determinar la eficacia de una herramienta de visualización de algoritmos, es esencial cómo se utiliza. Así, los estudiantes que participan activamente en la visualización superan claramente a los que la contemplan de forma pasiva. Por ello, pensamos que uno de los mejores ejercicios para un alumno consiste en simular la ejecución del algoritmo que desea aprender mediante el uso de una herramienta de visualización, i. e. consiste en realizar una simulación visual de dicho algoritmo. La primera parte de esta tesis presenta los resultados de una profunda investigación sobre las características que debe reunir una herramienta de ayuda al aprendizaje de algoritmos y conceptos matemáticos para optimizar su efectividad: el conjunto de especificaciones eMathTeacher, además de un entorno de aprendizaje que integra herramientas que las cumplen: GRAPHs. Hemos estudiado cuáles son las cualidades esenciales para potenciar la eficacia de un sistema e-learning de este tipo. Esto nos ha llevado a la definición del concepto eMathTeacher, que se ha materializado en el conjunto de especificaciones eMathTeacher. Una herramienta e-learning cumple las especificaciones eMathTeacher si actúa como un profesor virtual de matemáticas, i. e. si es una herramienta de autoevaluación que ayuda a los alumnos a aprender de forma activa y autónoma conceptos o algoritmos matemáticos, corrigiendo sus errores y proporcionando pistas para encontrar la respuesta correcta, pero sin dársela explícitamente. En estas herramientas, la simulación del algoritmo no continúa hasta que el usuario introduce la respuesta correcta. Para poder reunir en un único entorno una colección de herramientas que cumplan las especificaciones eMathTeacher hemos creado GRAPHs, un entorno ampliable, basado en simulación visual, diseñado para el aprendizaje activo e independiente de los algoritmos de grafos y creado para que en él se integren simuladores de diferentes algoritmos. Además de las opciones de creación y edición del grafo y la visualización de los cambios producidos en él durante la simulación, el entorno incluye corrección paso a paso, animación del pseudocódigo del algoritmo, preguntas emergentes, manejo de las estructuras de datos del algoritmo y creación de un log de interacción en XML. Otro problema que nos planteamos en este trabajo, por su importancia en el proceso de aprendizaje, es el de la evaluación formativa. El uso de ciertos entornos e-learning genera gran cantidad de datos que deben ser interpretados para llegar a una evaluación que no se limite a un recuento de errores. Esto incluye el establecimiento de relaciones entre los datos disponibles y la generación de descripciones lingüísticas que informen al alumno sobre la evolución de su aprendizaje. Hasta ahora sólo un experto humano era capaz de hacer este tipo de evaluación. Nuestro objetivo ha sido crear un modelo computacional que simule el razonamiento del profesor y genere un informe sobre la evolución del aprendizaje que especifique el nivel de logro de cada uno de los objetivos definidos por el profesor. Como resultado del trabajo realizado, la segunda parte de esta tesis presenta el modelo granular lingüístico de la evaluación del aprendizaje, capaz de modelizar la evaluación y generar automáticamente informes de evaluación formativa. Este modelo es una particularización del modelo granular lingüístico de un fenómeno (GLMP), en cuyo desarrollo y formalización colaboramos, basado en la lógica borrosa y en la teoría computacional de las percepciones. Esta técnica, que utiliza sistemas de inferencia basados en reglas lingüísticas y es capaz de implementar criterios de evaluación complejos, se ha aplicado a dos casos: la evaluación, basada en criterios, de logs de interacción generados por GRAPHs y de cuestionarios de Moodle. Como consecuencia, se han implementado, probado y utilizado en el aula sistemas expertos que evalúan ambos tipos de ejercicios. Además de la calificación numérica, los sistemas generan informes de evaluación, en lenguaje natural, sobre los niveles de competencia alcanzados, usando sólo datos objetivos de respuestas correctas e incorrectas. Además, se han desarrollado dos aplicaciones capaces de ser configuradas para implementar los sistemas expertos mencionados. Una procesa los archivos producidos por GRAPHs y la otra, integrable en Moodle, evalúa basándose en los resultados de los cuestionarios. ABSTRACT The concept of algorithm is one of the core subjects in computer science. It is extremely important, then, for students to get a good grasp of this concept from the very start of their training. In this respect, having a tool that helps and shepherds students through the process of learning this concept can make a huge difference to their instruction. Much has been written about how helpful algorithm visualization tools can be. Most authors agree that the most important part of the learning process is how students use the visualization tool. Learners who are actively involved in visualization consistently outperform other learners who view the algorithms passively. Therefore we think that one of the best exercises to learn an algorithm is for the user to simulate the algorithm execution while using a visualization tool, thus performing a visual algorithm simulation. The first part of this thesis presents the eMathTeacher set of requirements together with an eMathTeacher-compliant tool called GRAPHs. For some years, we have been developing a theory about what the key features of an effective e-learning system for teaching mathematical concepts and algorithms are. This led to the definition of eMathTeacher concept, which has materialized in the eMathTeacher set of requirements. An e-learning tool is eMathTeacher compliant if it works as a virtual math trainer. In other words, it has to be an on-line self-assessment tool that helps students to actively and autonomously learn math concepts or algorithms, correcting their mistakes and providing them with clues to find the right answer. In an eMathTeacher-compliant tool, algorithm simulation does not continue until the user enters the correct answer. GRAPHs is an extendible environment designed for active and independent visual simulation-based learning of graph algorithms, set up to integrate tools to help the user simulate the execution of different algorithms. Apart from the options of creating and editing the graph, and visualizing the changes made to the graph during simulation, the environment also includes step-by-step correction, algorithm pseudo-code animation, pop-up questions, data structure handling and XML-based interaction log creation features. On the other hand, assessment is a key part of any learning process. Through the use of e-learning environments huge amounts of data can be output about this process. Nevertheless, this information has to be interpreted and represented in a practical way to arrive at a sound assessment that is not confined to merely counting mistakes. This includes establishing relationships between the available data and also providing instructive linguistic descriptions about learning evolution. Additionally, formative assessment should specify the level of attainment of the learning goals defined by the instructor. Till now, only human experts were capable of making such assessments. While facing this problem, our goal has been to create a computational model that simulates the instructor’s reasoning and generates an enlightening learning evolution report in natural language. The second part of this thesis presents the granular linguistic model of learning assessment to model the assessment of the learning process and implement the automated generation of a formative assessment report. The model is a particularization of the granular linguistic model of a phenomenon (GLMP) paradigm, based on fuzzy logic and the computational theory of perceptions, to the assessment phenomenon. This technique, useful for implementing complex assessment criteria using inference systems based on linguistic rules, has been applied to two particular cases: the assessment of the interaction logs generated by GRAPHs and the criterion-based assessment of Moodle quizzes. As a consequence, several expert systems to assess different algorithm simulations and Moodle quizzes have been implemented, tested and used in the classroom. Apart from the grade, the designed expert systems also generate natural language progress reports on the achieved proficiency level, based exclusively on the objective data gathered from correct and incorrect responses. In addition, two applications, capable of being configured to implement the expert systems, have been developed. One is geared up to process the files output by GRAPHs and the other one is a Moodle plug-in set up to perform the assessment based on the quizzes results.

Mentoring for population health in general practice divisions

This paper describes the implementation and evaluation of a three-way model of service development mentoring. This population health mentoring program was funded by the Commonwealth Department of Health and Ageing to enable staff from eight Divisions of General Practice in South Australia to gain a sound understanding of population health concepts relevant to their workplace. The distinguishing features of service development mentoring were that the learning was grounded within an individual's work setting and experience; there was an identified population health problem or issue confronting the Division of General Practice; and there was an expectation of enhanced organisational performance. A formal evaluation found a consensus among all learners that mentoring was a positive and worthwhile experience, where they had achieved what they had set out to do. Mentors found the model of learning agreeable and effective. Division executive officers recognised enhanced skills among their "learner" colleagues, and commented positively on the benefits to their organisations through the development of well researched and relevant projects, with the potential to improve the efficiency of their population health activities.

To learn from one's mistakes: The role of impulsivity in positive workplace behaviours

Recentiy a neuropsychological model of learning has been proposed Qackson, 2002) which argues that Responsibility provides a cognitive re-expression of Impulsivit)' in the prediction of functional and dysfunctional behaviour. Jackson argues that primitive, instinctive impulses lead to antisocial behaviours and socio-cognitive regulators such as Responsibility leads to the re-expression of Impulsivity in terms of pro-social behaviours. Study 1 tests and supports the measurement properties of the assessment methodology associated with the model. Study 2 provides evidence in favour of the instinctive basis of Impulsivity and the conscious basis of Responsibility, which reinforces the underlying neuropsychological basis of the model. Study 3 uses structural equation modelling to determine if Responsibility mediates Impulsivity in the prediction of a latent variable representing work performance, work commitment and team performance, but does not mediate Impulsivit}' in the prediction of a latent variable representing sexual proclivity, workplace deviancy, gambling and beer consumption. Results provide strong support for Jackson's model and suggest that Impulsivity and Responsibility are fundamental to both functional and dysfunctional learning

A tool for a formal pattern modeling language

This paper presents a formal but practical approach for defining and using design patterns. Initially we formalize the concepts commonly used in defining design patterns using Object-Z. We also formalize consistency constraints that must be satisfied when a pattern is deployed in a design model. Then we implement the pattern modeling language and its consistency constraints using an existing modeling framework, EMF, and incorporate the implementation as plug-ins to the Eclipse modeling environment. While the language is defined formally in terms of Object-Z definitions, the language is implemented in a practical environment. Using the plug-ins, users can develop precise pattern descriptions without knowing the underlying formalism, and can use the tool to check the validity of the pattern descriptions and pattern usage in design models. In this work, formalism brings precision to the pattern language definition and its implementation brings practicability to our pattern-based modeling approach.

CADS*: Computer-Aided Development of self-* systems

We present the prototype tool CADS* for the computer-aided development of an important class of self-* systems, namely systems whose components can be modelled as Markov chains. Given a Markov chain representation of the IT components to be included into a self-* system, CADS* automates or aids (a) the development of the artifacts necessary to build the self-* system; and (b) their integration into a fully-operational self-* solution. This is achieved through a combination of formal software development techniques including model transformation, model-driven code generation and dynamic software reconfiguration.

A Software Platform for Educational Board Games

Educational games such as quizzes, quests, puzzles, mazes and logical problems may be modeled as multimedia board games. In the scope of the ADOPTA project1 being under development at the Faculty of Mathematics and Informatics at Sofia University, a formal model for presentation of such educational board games was invented and elaborated. Educational games can be modeled as special board mini-games, with a board of any form and any types of positions. Over defined positions, figures (objects) with certain properties are placed and, next, there are to be defined formal rules for manipulation of these figures and resulted effects. The model has been found to be general enough in order to allow description and execution control of more complex logical problems to be solved by several actions delivered to/by the player according some formal rules and context conditions and, in general, of any learning activities and their workflow. It is used as a base for creation of a software platform providing facilities for easy construction of multimedia board games and their execution. The platform consists of game designer (i.e., a game authoring tool) and game run-time controller communicating each other through game repository. There are created and modeled many examples of educational board games appropriate for didactic purposes, self evaluations, etc., which are supposed to be designed easily by authors with no IT skills and experience. By means of game metadata descriptions, these games are going be included into narrative storyboards and, next, delivered to learners with appropriate profile according their learning style, preferences, etc. Moreover, usage of artificial intelligence agents is planned as well – once as playing virtual opponents of the player or, otherwise, being virtual advisers of the gamer helping him/her in finding the right problem solution within given domain such as discovering a treasure using a location map, finding best tour in a virtual museum, guessing an unknown word in a hangman game, and many others.

Bayesian nonparametric latent variable models

L’un des problèmes importants en apprentissage automatique est de déterminer la complexité du modèle à apprendre. Une trop grande complexité mène au surapprentissage, ce qui correspond à trouver des structures qui n’existent pas réellement dans les données, tandis qu’une trop faible complexité mène au sous-apprentissage, c’est-à-dire que l’expressivité du modèle est insuffisante pour capturer l’ensemble des structures présentes dans les données. Pour certains modèles probabilistes, la complexité du modèle se traduit par l’introduction d’une ou plusieurs variables cachées dont le rôle est d’expliquer le processus génératif des données. Il existe diverses approches permettant d’identifier le nombre approprié de variables cachées d’un modèle. Cette thèse s’intéresse aux méthodes Bayésiennes nonparamétriques permettant de déterminer le nombre de variables cachées à utiliser ainsi que leur dimensionnalité. La popularisation des statistiques Bayésiennes nonparamétriques au sein de la communauté de l’apprentissage automatique est assez récente. Leur principal attrait vient du fait qu’elles offrent des modèles hautement flexibles et dont la complexité s’ajuste proportionnellement à la quantité de données disponibles. Au cours des dernières années, la recherche sur les méthodes d’apprentissage Bayésiennes nonparamétriques a porté sur trois aspects principaux : la construction de nouveaux modèles, le développement d’algorithmes d’inférence et les applications. Cette thèse présente nos contributions à ces trois sujets de recherches dans le contexte d’apprentissage de modèles à variables cachées. Dans un premier temps, nous introduisons le Pitman-Yor process mixture of Gaussians, un modèle permettant l’apprentissage de mélanges infinis de Gaussiennes. Nous présentons aussi un algorithme d’inférence permettant de découvrir les composantes cachées du modèle que nous évaluons sur deux applications concrètes de robotique. Nos résultats démontrent que l’approche proposée surpasse en performance et en flexibilité les approches classiques d’apprentissage. Dans un deuxième temps, nous proposons l’extended cascading Indian buffet process, un modèle servant de distribution de probabilité a priori sur l’espace des graphes dirigés acycliques. Dans le contexte de réseaux Bayésien, ce prior permet d’identifier à la fois la présence de variables cachées et la structure du réseau parmi celles-ci. Un algorithme d’inférence Monte Carlo par chaîne de Markov est utilisé pour l’évaluation sur des problèmes d’identification de structures et d’estimation de densités. Dans un dernier temps, nous proposons le Indian chefs process, un modèle plus général que l’extended cascading Indian buffet process servant à l’apprentissage de graphes et d’ordres. L’avantage du nouveau modèle est qu’il admet les connections entres les variables observables et qu’il prend en compte l’ordre des variables. Nous présentons un algorithme d’inférence Monte Carlo par chaîne de Markov avec saut réversible permettant l’apprentissage conjoint de graphes et d’ordres. L’évaluation est faite sur des problèmes d’estimations de densité et de test d’indépendance. Ce modèle est le premier modèle Bayésien nonparamétrique permettant d’apprendre des réseaux Bayésiens disposant d’une structure complètement arbitraire.