Learning objects recommendation in an adaptive educational hypermedia system

The aim of this paper is presenting the modules of the Adaptive Educational Hypermedia System PCMAT, responsible for the recommendation of learning objects. PCMAT is an online collaborative learning platform with a constructivist approach, which assesses the user’s knowledge and presents contents and activities adapted to the characteristics and learning style of students of mathematics in basic schools. The recommendation module and search and retrieval module choose the most adequate learning object, based on the user's characteristics and performance, and in this way contribute to the system’s adaptability.

State of the art of learning styles-based adaptive educational hypermedia systems (Ls-Baehss)

The notion that learning can be enhanced when a teaching approach matches a learner’s learning style has been widely accepted in classroom settings since the latter represents a predictor of student’s attitude and preferences. As such, the traditional approach of ‘one-size-fits-all’ as may be applied to teaching delivery in Educational Hypermedia Systems (EHSs) has to be changed with an approach that responds to users’ needs by exploiting their individual differences. However, establishing and implementing reliable approaches for matching the teaching delivery and modalities to learning styles still represents an innovation challenge which has to be tackled. In this paper, seventy six studies are objectively analysed for several goals. In order to reveal the value of integrating learning styles in EHSs, different perspectives in this context are discussed. Identifying the most effective learning style models as incorporated within AEHSs. Investigating the effectiveness of different approaches for modelling students’ individual learning traits is another goal of this study. Thus, the paper highlights a number of theoretical and technical issues of LS-BAEHSs to serve as a comprehensive guidance for researchers who interest in this area.

Content adaptation for an adaptive hypermedia system

The aim of this paper is presenting the recommendation module of the Mathematics Collaborative Learning Platform (PCMAT). PCMAT is an Adaptive Educational Hypermedia System (AEHS), with a constructivist approach, which presents contents and activities adapted to the characteristics and learning style of students of mathematics in basic schools. The recommendation module is responsible for choosing different learning resources for the platform, based on the user's characteristics and performance. Since the main purpose of an adaptive system is to provide the user with content and interface adaptation, the recommendation module is integral to PCMAT’s adaptation model.

An adaptive educational system for higher education

The main objective of an Adaptive System is to adequate its relation with the user (content presentation, navigation, interface, etc.) according to a predefined but updatable model of the user that reflects his objectives, preferences, knowledge and competences [Brusilovsky, 2001], [De Bra, 2004]. For Educational Adaptive Systems, the emphasis is placed on the student knowledge in the domain application and learning style, to allow him to reach the learning objectives proposed for his training [Chepegin, 2004]. In Educational AHS, the User Model (UM), or Student Model, has increased relevance: when the student reaches the objectives of the course, the system must be able to readapt, for example, to his knowledge [Brusilovsky, 2001]. Learning Styles are understood as something that intent to define models of how given person learns. Generally it is understood that each person has a Learning Style different and preferred with the objective of achieving better results. Some case studies have proposed that teachers should assess the learning styles of their students and adapt their classroom and methods to best fit each student's learning style [Kolb, 2005], [Martins, 2008]. The learning process must take into consideration the individual cognitive and emotional parts of the student. In summary each Student is unique so the Student personal progress must be monitored and teaching shoul not be not generalized and repetitive [Jonassen, 1991], [Martins, 2008]. The aim of this paper is to present an Educational Adaptive Hypermedia Tool based on Progressive Assessment.

Providing Adaptation for an Adaptive Hypermedia System

O ensino à distância cresceu consideravelmente nos últimos anos e a tendência é para que continue a crescer em anos vindouros. No entanto, enquanto que a maioria das plataformas de ensino à distância utilizam a mesma abordagem de ensino para todos os utilizadores, os estudantes que as usam são na realidade pessoas de diferentes culturas, locais, idades e géneros, e que possuem diferentes níveis de educação. Ao contrário do ensino à distância tradicional, os sistemas de hipermédia adaptativa educacional adaptam interface, apresentação de conteúdos e navegação, entre outros, às características, necessidades e interesses específicos de diferentes utilizadores. Apesar da investigação na área de sistemas de hipermédia adaptativa já estar bastante desenvolvida, é necessário efetuar mais desenvolvimento e experimentação de modo a determinar quais são os aspetos mais eficazes destes sistemas e avaliar o seu sucesso. A Plataforma de Aprendizagem Colaborativa da Matemática (PCMAT) é um sistema de hipermédia adaptativa educacional com uma abordagem construtivista, que foi desenvolvido com o objetivo de contribuir para a investigação na área de sistemas de hipermédia adaptativa. A plataforma avalia o conhecimento do utilizador e apresenta conteúdos e atividades adaptadas às características e estilo de aprendizagem dominante de estudantes de matemática do segundo ciclo. O desenvolvimento do PCMAT tem também o propósito de auxiliar os alunos Portugueses com a aprendizagem da matemática. De acordo com o estudo PISA 2012 da OCDE [OECD, 2014], o desempenho dos alunos Portugueses na área da matemática melhorou em relação à edição anterior do estudo, mas os resultados obtidos permanecem abaixo da média da OCDE. Por este motivo, uma das finalidades deste projeto é desenvolver um sistema de hipermédia adaptativa que, ao adequar o ensino da matemática às necessidades específicas de cada aluno, os assista com a aquisição de conhecimento. A adaptação é efetuada pelo sistema usando a informação constante no modelo do utilizador para definir um grafo de conceitos do domínio específico. Este grafo é adaptado do modelo do domínio e utilizado para dar resposta às necessidades particulares de cada aluno. Embora a trajetória inicial seja definida pelo professor, o percurso percorrido no grafo por cada aluno é determinado pela sua interação com o sistema, usando para o efeito a representação do conhecimento do aluno e outras características disponíveis no modelo do utilizador, assim como avaliação progressiva. A adaptação é conseguida através de alterações na apresentação de conteúdos e na estrutura e anotações das hiperligações. A apresentação de conteúdos é alterada mostrando ou ocultando cada um dos vários fragmentos que compõe as páginas dum curso. Estes fragmentos são compostos por diferentes objetos de aprendizagem, tais como exercícios, figuras, diagramas, etc. As mudanças efetuadas na estrutura e anotações das hiperligações têm o objetivo de guiar o estudante, apontando-o na direção do conhecimento mais relevante e mantendo-o afastado de informação inadequada. A escolha de objectos de aprendizagem adequados às características particulares de cada aluno é um aspecto essencial do modelo de adaptação do PCMAT. A plataforma inclui para esse propósito um módulo responsável pela recomendação de objectos de aprendizagem, e um módulo para a pesquisa e recuperação dos mesmos. O módulo de recomendação utiliza lógica Fuzzy para converter determinados atributos do aluno num conjunto de parâmetros que caracterizam o objecto de aprendizagem que idealmente deveria ser apresentado ao aluno. Uma vez que o objecto “ideal” poderá não existir no repositório de objectos de aprendizagem do sistema, esses parâmetros são utilizados pelo módulo de pesquisa e recuperação para procurar e devolver ao módulo de recomendação uma lista com os objectos que mais se assemelham ao objecto “ideal”. A pesquisa é feita numa árvore k-d usando o algoritmo k-vizinhos mais próximos. O modelo de recomendação utiliza a lista devolvida pelo módulo de pesquisa e recuperação para seleccionar o objecto de aprendizagem mais apropriado para o aluno e processa-o para inclusão numa das páginas Web do curso. O presente documento descreve o trabalho desenvolvido no âmbito do projeto PCMAT (PTDS/CED/108339/2008), dando relevância à adaptação de conteúdos.

Sequencing educational resources with Seqins

Existing adaptive educational hypermedia systems have been using learning resources sequencing approaches in order to enrich the learning experience. In this context, educational resources, either expository or evaluative, play a central role. However, there is a lack of tools that support sequencing essentially due to the fact that existing specifications are complex. This paper presents Seqins as a sequencing tool of digital educational resources. Seqins includes a simple and flexible sequencing model that will foster heterogeneous students to learn at different rhythms. The tool communicates through the IMS Learning Tools Interoperability specification with a plethora of e-learning systems such as learning management systems, repositories, authoring and automatic evaluation systems. In order to validate Seqins we integrate it in an e-learning Ensemble framework instance for the computer programming learning domain.

Adaptation model for PCMAT – Mathematics collaborative learning platform

The aim of this paper is to present an adaptation model for an Adaptive Educational Hypermedia System, PCMAT. The adaptation of the application is based on progressive self-assessment (exercises, tasks, and so on) and applies the constructivist learning theory and the learning styles theory. Our objective is the creation of a better, more adequate adaptation model that takes into account the complexities of different users.

Recomendações personalizadas de alunos em sistemas de hipermédia adaptativa educacional usando Data Mining

O aumento de tecnologias disponíveis na Web favoreceu o aparecimento de diversas formas de informação, recursos e serviços. Este aumento aliado à constante necessidade de formação e evolução das pessoas, quer a nível pessoal como profissional, incentivou o desenvolvimento área de sistemas de hipermédia adaptativa educacional - SHAE. Estes sistemas têm a capacidade de adaptar o ensino consoante o modelo do aluno, características pessoais, necessidades, entre outros aspetos. Os SHAE permitiram introduzir mudanças relativamente à forma de ensino, passando do ensino tradicional que se restringia apenas ao uso de livros escolares até à utilização de ferramentas informáticas que através do acesso à internet disponibilizam material didático, privilegiando o ensino individualizado. Os SHAE geram grande volume de dados, informação contida no modelo do aluno e todos os dados relativos ao processo de aprendizagem de cada aluno. Facilmente estes dados são ignorados e não se procede a uma análise cuidada que permita melhorar o conhecimento do comportamento dos alunos durante o processo de ensino, alterando a forma de aprendizagem de acordo com o aluno e favorecendo a melhoria dos resultados obtidos. O objetivo deste trabalho foi selecionar e aplicar algumas técnicas de Data Mining a um SHAE, PCMAT - Mathematics Collaborative Educational System. A aplicação destas técnicas deram origem a modelos de dados que transformaram os dados em informações úteis e compreensíveis, essenciais para a geração de novos perfis de alunos, padrões de comportamento de alunos, regras de adaptação e pedagógicas. Neste trabalho foram criados alguns modelos de dados recorrendo à técnica de Data Mining de classificação, abordando diferentes algoritmos. Os resultados obtidos permitirão definir novas regras de adaptação e padrões de comportamento dos alunos, poderá melhorar o processo de aprendizagem disponível num SHAE.

The impacts of learning styles, learning patterns and demographic factors on learners’ performance in a blended learning environment

Many studies have widely accepted the assumption that learning processes can be promoted when teaching styles and learning styles are well matched. In this study, the synergy between learning styles, learning patterns, and gender as a selected demographic feature and learners’ performance were quantitatively investigated in a blended learning setting. This environment adopts a traditional teaching approach of ‘one-sizefits-all’ without considering individual user’s preferences and attitudes. Hence, evidence can be provided about the value of taking such factors into account in Adaptive Educational Hypermedia Systems (AEHSs). Felder and Soloman’s Index of Learning Styles (ILS) was used to identify the learning styles of 59 undergraduate students at the University of Babylon. Five hypotheses were investigated in the experiment. Our findings show that there is no statistical significance in some of the assessed factors. However, processing dimension, the total number of hits on course website and gender indicated a statistical significance on learners’ performance. This finding needs more investigation in order to identify the effective factors on students’ achievement to be considered in Adaptive Educational Hypermedia Systems (AEHSs).

Development of Educational Ontology for C-Programming

Development of educational ontologies is a step towards creation of sharable and reusable adaptive educational systems. Ontology as a conceptual courseware structure may work as a mind tool for effective teaching and as a visual navigation interface to the learning objects. The paper discusses an approach to the practical ontology development and presents the designed ontology for teaching/learning C programming.

SmartBook – the future E-book and educatonal hypermedia

Доклад по покана, поместен в сборника на Националната конференция "Образованието в информационното общество", Пловдив, май, 2009

Construção de conceitos de física moderna e sobre a natureza da ciência com o suporte da hipermídia

Apresentam-se os resultados de uma pesquisa sobre a construção de conceitos de Física Moderna e sobre a natureza da Ciência com o apoio da hipermídia, que envolveu a produção e avaliação de um software educacional. A proposta didática fundamentou-se na Teoria da Aprendizagem de Ausubel, em orientações para a implementação de sistemas hipermídia educacionais e em abordagens derivadas da pesquisa em Ensino de Ciências, dentre as quais o enfoque Ciência-Tecnologia-Sociedade, ponderações quanto à importância pedagógica da História e Filosofia da Ciência e considerações sobre a inserção de Física Moderna no Ensino Médio. O programa foi avaliado por pesquisadores de Ensino de Física e licenciandos de Física e, após a incorporação de algumas sugestões realizadas, foi testado por estudantes do terceiro ano do Ensino Médio de uma escola pública. Obtiveram-se indícios de que o uso do computador foi fator de motivação dos estudantes; a diversidade de elementos de mídia auxiliou-os a fixar a atenção sobre o conteúdo e favoreceu a visualização e interpretação dos fenômenos, facilitando ainda o raciocínio; o hipertexto estruturado em conformidade com princípios ausubelianos contribuiu para a percepção da relação entre os conceitos e ajudou no desenvolvimento de subsunçores para apoiar a aprendizagem subseqüente. Constatou-se que a proposta didática avaliada favoreceu a evolução das concepções da maior parte dos estudantes quanto ao conceito de equivalência massa-energia e suas implicações; às relações entre Ciência, Tecnologia e Sociedade, incluindo aspectos ambientais e políticos; ao papel da Ética no desenvolvimento e aplicação dos conhecimentos científicos; ao progresso da Ciência ao longo do tempo.

Construção de conceitos de física moderna e sobre a natureza da ciência com o suporte da hipermídia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sistema hipermídia ajudando a construir a pesquisa escolar

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

User modeling In adaptive hypermedia educational systems

This document is a survey in the research area of User Modeling (UM) for the specific field of Adaptive Learning. The aims of this document are: To define what it is a User Model; To present existing and well known User Models; To analyze the existent standards related with UM; To compare existing systems. In the scientific area of User Modeling (UM), numerous research and developed systems already seem to promise good results, but some experimentation and implementation are still necessary to conclude about the utility of the UM. That is, the experimentation and implementation of these systems are still very scarce to determine the utility of some of the referred applications. At present, the Student Modeling research goes in the direction to make possible reuse a student model in different systems. The standards are more and more relevant for this effect, allowing systems communicate and to share data, components and structures, at syntax and semantic level, even if most of them still only allow syntax integration.