Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ταξινόμηση κλινικών περιπτώσεων κοιλιακών αλγών και συγκεκριμένα περιπτώσεων σκωληκοειδίτιδας σε παιδιά ηλικίας μέχρι 14 ετών μέσω ενός εργαλείου που υλοποιούμε. Βασικός λόγος για τη κατασκευή αυτού του εργαλείου αποτέλεσε η δυσκολία στη πρόβλεψη της ασθένειας από τους ειδικούς (κατά μέσο όρο γίνονται 20% - 30% αχρείαστες εγχειρήσεις), η συχνή σύγχυσή της με άλλες περιπτώσεις κοιλιακών αλγών ενώ το ποσοστό θνησιμότητας στα παιδιά με σκωληκοειδίτιδα ποικίλλει από 0,1% - 1%. Βασισμένοι σε ένα σύνολο δεδομένων από τη Παιδοχειρουργική Κλινική του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου της Αλεξανδρούπολης, διεξάγουμε αναζήτηση των καλύτερων παραμέτρων για τη κατασκευή μοντέλων ταξινομητών βασισμένων στις τρεις παρακάτω τεχνικές Υπολογιστικής Νοημοσύνης: α) τα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα, β) τις Μηχανές Διανυσμάτων Υποστήριξης και γ) τα Τυχαία Δάση. Χρησιμοποιώντας ένα σύνολο 14 κλινικών και εργαστηριακών παραγόντων, υλοποιούμε μοντέλα ταξινομητών. Η βασική ιδέα για την υλοποίηση τους είναι η αντιμετώπιση των παρακάτω προβλημάτων: : α) έχει το παιδί σκωληκοειδίτιδα ή όχι; β) Αν έχει σκωληκοειδίτιδα, ποιος τρόπος αντιμετώπισής της ενδείκνυται: χειρουργική επέμβαση ή συντηρητική αγωγή; Μετά την εύρεση των βέλτιστων μοντέλων από κάθε μία από τις μεθόδους Υπολογιστικής Νοημοσύνης που χρησιμοποιήθηκαν, υλοποιήθηκε ένα εργαλείο εύχρηστης διεπαφής χρήστη στο προγραμματιστικό περιβάλλον της Matlab 2012a το οποίο ευελπιστούμε ότι θα υποβοηθήσει τους ειδικούς στη λήψη απόφασης για τη πορεία ενός νεαρού ασθενούς που εισέρχεται στο νοσοκομείο παραπονούμενος για σκωληκοειδίτιδα. Το εργαλείο αυτό ελέγχθηκε με καινούργια πραγματικά κλινικά δεδομένα από το Καραμανδάνειο Νοσοκομείο Παίδων Πατρών και η απόδοσή του ήταν ενθαρρυντική. / The purpose of this paper is the classification of clinical cases of abdominal pain and, to be more precise, the prediction of cases with acute appendicitis at children aged up to 14 years old through a tool that we implement. The main reasons for the construction of this tool are: a) the difficulty in the prediction of the appendicitis since the 20%-30% of the operations made from the experts for this disease are gratuitous, b) the frequent confusion that there is with other diseases that cause abdominal pain and c) the mortality rate at children with appendicitis varies from 0,1% to 1%. Based on a data set from the Department of the Child Surgery of the Hospital of the University of Alexandroupolis, we conduct a search of the best parameters for the construction of model classifiers based on the three following techniques of the Computational Intelligence: a) the Artificial Neural Networks, b) the Support Vector Machines and c) the Random Forests. The basic idea for the implementation of these models is, based on a sum of 14 clinical and laboratory factors, facing the following questions: a) if a child has appendicitis or not?, b) and if it does have appendicitis, which way should we follow to cure it: operational surgery or medication? After finding these best models, we implement a tool which is actually a Graphical User Interface of Matlab 2012a which we hope that will assist the experts in making the correct decision about a young patient that goes to the hospital complaining for appendicitis. This tool was tested on new real clinical data of patients of the Child Hospital of Patras and its performance was found really encouraging.

Η ευθυγράμμιση οντολογιών είναι η διαδικασία καθορισμού των αντιστοιχίσεων μεταξύ εννοιών. Ένα σύνολο αντιστοιχίσεων καλείται ευθυγράμμιση. Στα πρόσφατα έτη έχουν προταθεί διάφορα εργαλεία ως έγκυρη λύση στο πρόβλημα της σημασιολογικής ετερογένειας. Αυτά τα εργαλεία ταυτοποιούν κόμβους σε δύο σχήματα, τα οποία συσχετίζονται συντακτικά ή σημασιολογικά. Τα εργαλεία ευθυγράμμισης οντολογιών έχουν γενικά αναπτυχθεί για να λειτουργούν σε σχήματα βάσεων δεδομένων, XML σχήματα, ταξινομίες, τυπικές γλώσσες, μοντέλα σχέσεων οντοτήτων, λεξικά, θησαυρούς, οντολογίες και άλλα πλαίσια ετικετών. Τα παραπάνω συνήθως μετατρέπονται σε μια αναπαράσταση γράφων πριν την αντιστοίχιση. Εν όψει του Σημασιολογικού Ιστού, οι γράφοι μπορούν να αντιπροσωπευθούν από μορφές RDF (Resource Description Framework). Σε αυτό το πλαίσιο, η ευθυγράμμιση οντολογιών αναφέρεται μερικές φορές ως “ταίριασμα οντολογιών”. Το ταίριασμα οντολογιών είναι μια βασική προϋπόθεση για την ενεργοποίηση της διαλειτουργικότητας στο Σημασιολογικό Ιστό, καθώς επίσης και μια χρήσιμη τακτική για κάποιες κλασσικές εργασίες ολοκλήρωσης δεδομένων. Οι αντιστοιχίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εργασίες, όπως στη συγχώνευση οντολογιών και στη μετάφραση δεδομένων. Κατά συνέπεια, το ταίριασμα των οντολογιών επιτρέπει στη γνώση και τα στοιχεία που εκφράζονται στις αντιστοιχημένες οντολογίες να επικοινωνήσουν. Τα παραπάνω δίνουν μεγάλη αξία στη σωστή λειτουργία και αποδοτικότητα των εργαλείων ευθυγράμμισης οντολογιών. Για το λόγο αυτό είναι σωστό να γίνονται συχνές αξιολογήσεις των εργαλείων και των αποτελεσμάτων τους, κάτω από διαφορετικές συνθήκες και περιπτώσεις χρήσης. Η αξιολόγηση των ευθυγραμμίσεων οντολογιών γίνεται στην πράξη με δύο τρόπους: (i) αξιολογώντας μεμονωμένες αντιστοιχίες και (ii) συγκρίνοντας την ευθυγράμμιση με μια ευθυγράμμιση αναφοράς. Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό να δώσει μια ικανοποιητική εικόνα για τις επιδόσεις και την αποδοτικότητα πέντε εργαλείων ευθυγράμμισης οντολογιών. Στα πλαίσια της εργασίας περιγράφονται, συγκρίνονται και αξιολογούνται τα χαρακτηριστικά των εργαλείων, οι μέθοδοι και τα αποτελέσματα ευθυγραμμίσεων, ενώ γίνονται συγκριτικές παρατηρήσεις με τα αποτελέσματα των αντίστοιχων εργαλείων στο OAEI (Ontology Alignment Evaluation Initiative). Γίνεται χρήση και των δύο τρόπων αξιολόγησης ευθυγραμμίσεων, δηλαδή καταμετρούνται και παρατηρούνται οι αντιστοιχίες που παρήχθησαν από κάθε μέθοδο, για κάθε εργαλείο και συγκρίνονται με μια ευθυγράμμιση αναφοράς, η οποία παρήχθηκε χειρωνακτικά. Η σύγκριση των συστημάτων και των αλγορίθμων στην ίδια βάση αποτελεί το μέσο που επιτρέπει στον καθένα να σχηματίσει συμπεράσματα για τις καλύτερες στρατηγικές ταιριάσματος. / Ontology alignment is the process of determining correspondences between concepts. A set of mappings is called alignment. In recent years several tools have been proposed as a valid solution to the problem of semantic heterogeneity. These tools identify nodes in two schemas, which are related syntactically or semantically. Ontology alignment tools have been generally developed to operate in database schemas, XML schemas, taxonomies, formal languages, entities relations models, dictionaries, thesauri, ontologies and other contexts labels. These are usually converted into a graph representation before the matching process. In the Semantic Web, graphs can be represented by RDF formats (Resource Description Framework). In this context, ontology alignment is sometimes been referred as "ontology matching". Ontology matching is a prerequisite for the activation of interoperability on the Semantic Web, as well as a useful tactic for some classical data integration tasks. The matches can be used in various tasks such as ontology merging and data translation. Thus, ontology matching enables the knowledge and data expressed in the matched ontologies to communicate. These give great value to the proper functioning and efficiency of ontology alignment tools. For this reason it is right to be frequent reviews of tools and their effects, under different circumstances and use cases. The evaluation of ontology alignment is practically achieved in two ways: (i) evaluating individual matchings and (ii) comparing the alignment with a reference alignment. This paper has the purpose to give a satisfactory picture of the performance and efficiency of five ontology alignment tools. As part of the work are being described, compared and evaluated the characteristics of the tools, the methods and the alignment results, while comparative observations are made with the results of the same tools in OAEI (Ontology Alignment Evaluation Initiative). Both ways of evaluating alignments are being used, while being counted and aware of the matches produced by every method from each tool and compared with a reference alignment, which was manually produced. The comparison of tools and algorithms on the same basis constitutes the way that allows everyone to produce own conclusions about the best matching techniques.

Οι συνεχείς εξελίξεις στο χώρο του Διαδικτύου έχουν επιφέρει σημαντικές αλλαγές στο χώρο της εκπαιδευτικής τεχνολογίας. Καθοριστικό ρόλο προς αυτήν την κατεύθυνση έχει διαδραματίσει το Web 2.0, μια δεύτερη γενιά διαδικτυακών υπηρεσιών βασισμένων κατ' εξοχήν στη συμμετοχή του κοινού και τη συνεργασία των χρηστών. Τα τελευταία χρόνια πολλές από τις τεχνολογίες του Web 2.0 έχουν αρχίσει να αξιοποιούνται στο χώρο της εκπαίδευσης. Παρουσιάζεται μια εκτενής έρευνα σχετικά με τη χρήση εργαλείων στην εκπαίδευση και γίνεται μια προσπάθεια αξιολόγησης της συνεισφοράς τους στην εκπαιδευτική διαδικασία. Για την αποτίμηση της αποτελεσματικότητας και καταλληλότητας των εργαλείων στη εκπαίδευση, σχεδιάστηκε, υλοποιήθηκε και αξιολογήθηκε μια πιλοτική μελέτη στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. Επιλέχθηκε το μάθημα της Φυσικής για την Α' Λυκείου και μαθητές από το Πρότυπο Πειραματικό Λύκειο Πανεπιστημίου Πατρών. Συγκεκριμένα η μελέτη παρουσιάζει μια εφαρμογή εκπαιδευτικής πλατφόρμας, Ασύγχρονης Τηλεκπαίδευσης που δημιουργήθηκε για το σκοπό αυτό, αφού προστέθηκε στην γνωστή πλατφόρμα Open eClass από την GUnet το υποσύστημα Ιστολόγιο. Η εφαρμογή ονομάστηκε ePhysics και συνδυάζει εργαλεία όπως το Ιστολόγιο, το Σύστημα Wiki, οι Σύνδεσμοι, το Twiducate κ.α. Η εφαρμογή αυτή χρησιμοποιήθηκε στα πλαίσια μιας αυθεντικής εκπαιδευτικής δραστηριότητας για να υποστηρίξει τη συνεργασία των μαθητών. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν πως στα πλαίσια μιας σωστής σχεδίασης, το ePhysics μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για την υποστήριξη της συνεργασίας σε πραγματικές εκπαιδευτικές συνθήκες και να αποτελέσει μια ευέλικτη και αποδοτική μορφή συνεργατικής μάθησης στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. / The constant changes of the Internet have resulted in significant changes in educational technology. A decisive part towards this evolution is Web 2.0, a new generation of web services based on the principle of participation and collaboration of users. During the last years, many Web 2.0 technologies are utilised in various aspects of education. Moreover, we present a detailed study of the integration of Wiki-based tools in education and attempt to evaluate their contribution in the educational activity. For the assessment of the suitability and effectiveness of web 2.0 - tools in education, we have designed, implemented, and evaluated a pilot case study for Secondary Education. We have chosen the course of “Physics” for the A Grade of Lyceum and students from the Experimental Lyceum of the University of Patras. More specifically, the study presents an implementation of educational platform, Asynchronous eLearning that was designed for this purpose, after it was added in the also known platform Open eClass by GUnet the subsystem Blog. Our implementation was named ePhysics and it combines several tools such as Blog, Wikis, Links, Twiducate etc. This implementation was used in an authentic educational activity in order to support the collaboration between the students. The results of this study have proved that, under a correct design, ePhysics can be used with great success for supporting real educational activities and is a very flexible and efficient form of collaborative learning in Secondary Education.

Η συνεργασία με στόχο τη μάθηση αποτελεί μια ερευνητική περιοχή και ταυτόχρονα μια πρακτική με μακρά ιστορία. Μελέτες πάνω στη συνεργασία αναφέρονται από το 1924 (Webb & Palincsar, 1996; Alport, 1924). Με την εξέλιξη της τεχνολογίας η συνεργασία με στόχο τη μάθηση (όπως παράλληλα και στο χώρο της εργασίας) υποστηρίχθηκε από υπολογιστικά συστήματα. Αναπτύχθηκε η ερευνητική περιοχή της Συνεργατικής μάθησης που υποστηρίζεται ή διαμεσολαβείται από υπολογιστή, γνωστή ως CSCL (Computer Supported Collaborative Learning), αναπτύχθηκαν θεωρίες, υιοθετήθηκαν μέθοδοι έρευνας και δημιουργήθηκαν σχετικά εργαλεία (Stahl et al, 2006) με στόχο την μελέτη της συνεργασίας ομάδων και την επίδραση που η συνεργασία έχει στη μάθηση. Η εστίαση ήταν στην μελέτη της ομάδας, των αλληλεπιδράσεων, των εργαλείων που διαμεσολαβούν τη συνεργασία, και στην αποτελεσματικότητά τους. Αρχικά μελετήθηκαν συστηματικά οι μαθητές ώστε να συναχθούν συμπεράσματα σχετικά με την αποτελεσματικότητα των προσεγγίσεων και εργαλείων. Σε δεύτερη φάση, πιο πρόσφατα, διαπιστώθηκε η ανάγκη, ως συνέπεια της ωρίμανσης της περιοχής, η μελέτη να περιλάβει τους διδάσκοντες σε περιβάλλοντα συνεργατικής μάθησης, οι οποίοι αποτελούν προϋπόθεση για την ένταξη τέτοιων προσεγγίσεων σε αυθεντικές συνθήκες διδασκαλίας και μάθησης. Ο ρόλος του καθηγητή θα πρέπει να μελετηθεί στις συνθήκες αυτές, καθώς αυτός λαμβάνει τα χαρακτηριστικά του διαμεσολαβητή και υποστηρικτή της συνεργασίας, δεδομένου ότι οι μαθητές αναλαμβάνουν πιο ενεργό ρόλο από ότι σε πιο παραδοσιακές συνθήκες μάθησης (Dimitracopoulou, 2005). Τα ερωτήματα που αφορούν το νέο ρόλο του καθηγητή, καθώς και η υποστήριξή του από τεχνολογίες και εργαλεία, επισημάνθηκαν ως ένας από τους πέντε άξονες προτεραιότητας στην ερευνητική αυτή περιοχή (Dillenbourg, 2009). Η παρούσα διατριβή μελέτησε το ρόλο του καθηγητή που επιβλέπει ομαδοσυνεργατικές δραστηριότητες, που διαμεσολαβούνται από υπολογιστές, όταν οι δραστηριότητες αυτές λαμβάνουν χώρα σε περιβάλλον σχολικής τάξης,. Αφετηρία της έρευνας υπήρξε η μελέτη παρόμοιων συνεργατικών δραστηριοτήτων και υπολογιστικών συστημάτων, όπως αναφέρονται στη βιβλιογραφία, στα οποία εντοπίστηκαν κοινές απόψεις όσον αφορά το ρόλο και την υποστήριξη του καθηγητή με κατάλληλα εργαλεία. Η ανάγκη της παρακολούθησης των διαφορετικών κοινωνικών επιπέδων της τάξης, δηλαδή του μεμονωμένου εκπαιδευόμενου, της ομάδας και της τάξης (Dillenbourg & Jermann, 2010), αναδείχθηκε πρώτη. Εντοπίστηκαν επίσης τάσεις που περιλάμβαναν την υποστήριξη της επίβλεψης της ομαδοσυνεργατικής δραστηριότητας σε διάφορες φάσεις της και με διαφορετικό βαθμό εστίασης, την καταγραφή της δράσης των μαθητών και την εξαγωγή ποσοτικών και ποιοτικών δεικτών που αντιπροσωπεύουν την κατάσταση των ομάδων και της τάξης, τη χρήση συνοπτικών και συμβολικών αναπαραστάσεων για την αποτύπωση της κατάστασης αυτής, καθώς και την ανάπτυξη και πειραματική χρήση «ευφυών» υποστηρικτών των διδασκόντων. Με βάση την αρχική αυτή μελέτη διατυπώθηκαν ερευνητικά ερωτήματα, που αφορούσαν τον τρόπο με τον οποίο ο καθηγητής κατά την επίβλεψη ομαδοσυνεργατικών δραστηριοτήτων μέσα στην τάξη, δημιουργεί και συντηρεί την αντίληψή του για τα φαινόμενα που εξελίσσονται. Τα ερωτήματα εξετάσθηκαν σε μια σειρά από μελέτες μέσα σε τάξεις οι οποίες ενέπλεξαν μαθητές και διδάσκοντες. Στο σχεδιασμό των μελετών μας όπου υπεισέρχονταν νέες πρακτικές και τεχνουργήματα λάβαμε υπόψη ότι τα τεχνουργήματα μετατρέπονται σε εργαλεία από τους χρήστες βάση του αρχικού τους προσανατολισμού και σχεδιασμού αλλά και του νοήματος που αποκτούν κατά τη χρήση (Stahl et al.,2006). Για το λόγο αυτό οι τεχνολογίες στην περιοχή της συνεργατικής μάθησης θα πρέπει να συνδυάζονται με μελέτες, που να παρατηρούν και να αναδεικνύουν τους τρόπους που τελικά αξιοποιήθηκαν τα εργαλεία, οι οποίες είτε γίνονται με πειραματικές διαδικασίες (πχ μέσα σε ένα εργαστήριο) , είτε ακολουθούν την εθνομεθοδολογική παράδοση μέσα στην τάξη (Jeong & Hmelo-Silver, 2010). Η μεθοδολογία μας ήταν αυτή της έρευνας σχεδιασμού (Collins, 1992) και η συλλογή δεδομένων κατά τη διάρκεια των μελετών είχε εθνομεθοδολογικά χαρακτηριστικά (Stahl, 2006). Για τις μελέτες μας δημιουργήθηκε μια μέθοδος που αναπαριστούσε με διαγραμματικό τρόπο τη δραστηριότητα του καθηγητή σε τάξη όπου υφίστανται συγκεκριμένες τεχνολογίες για την υποστήριξη της συνεργασίας. Αυτό συνδυάστηκε με μια προσέγγιση , που βασιζόμενη στα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια των μελετών αυτών, αναζήτησε και συνέκρινε πρότυπα της συμπεριφοράς των καθηγητών όταν χρησιμοποιούν εργαλεία τα οποία υποστηρίζουν τις ομάδες της τάξης. Στην πρώτη φάση των μελετών οι καθηγητές δεν χρησιμοποίησαν ειδικά εργαλεία επίβλεψης, ενώ στη δεύτερη φάση νέα εργαλεία αναπτύχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν από τους καθηγητές. Η κύρια διαφορά ανάμεσα στις δύο φάσεις ήταν ότι στη δεύτερη οι καθηγητές είχαν επίγνωση της κατάστασης της κάθε ομάδας που παρεχόταν με ποικίλες αναπαραστάσεις. Αυτό επηρέασε την συμπεριφορά τους. Σε τρίτη φάση τα δεδομένα που παράχθηκαν στις πρώτες φάσεις αξιολογήθηκαν με τη βοήθεια των εργαλείων που αναπτύχθηκαν χωρίς τους χρονικούς περιορισμούς που εισάγει το περιβάλλον της τάξης. Για να μπορέσουν να αποτυπωθούν οι επιδράσεις των εργαλείων και των αναπαραστάσεων που χρησιμοποιήθηκαν σε κάθε φάση και να εντοπιστούν πρότυπα συμπεριφορών, ορίστηκε μια διαδικασία κωδικοποίησης των ενεργειών του καθηγητή κατά τη διάρκεια της παρακολούθησης της συνεργατικής δραστηριότητας, της αξιολόγησής της, με βάση τις αναπαραστάσεις που διατέθηκαν. Ορίστηκαν επίπεδα εστίασης και παρέμβασης του καθηγητή κατά την ομαδοσυνεργατική διδασκαλία και αυτά συσχετίστηκαν με αναπαραστάσεις των δεδομένων, καθώς και με τις ενέργειές του καθηγητή που μπορούν να υποστηριχθούν. Διαπιστώθηκε ότι ο καθηγητής στην τάξη, κινείται στο επίπεδο της ομάδας, εστιάζει στο άτομο, ενώ χρειάζεται διαρκώς να παρακολουθεί το σύνολο των ομάδων της τάξης. Κατά τη συνεργασία παράγεται μεγάλος όγκος πληροφορίας και ο καθηγητής πρέπει να τον αξιοποιήσει κατά τον βέλτιστο δυνατό τρόπο, καθώς αναζητά φαινόμενα που τον βοηθούν να αντιληφθεί την κατάσταση της τάξης. Η επίβλεψη της δραστηριότητας, με στόχο την αντίληψη της κατάστασης, απαιτεί συνεπώς από τον επιβλέποντα την μετακίνηση μεταξύ διαφορετικών επιπέδων εστίασης, καθώς και την πλοήγησή του στη διάσταση του χρόνου. Με τον τρόπο αυτό αξιοποιεί και συνδυάζει διαφορετικές αναπαραστάσεις, προσπαθώντας να συνθέσει τα κύρια σημεία της δραστηριότητας κάθε ομάδας, τη συλλογιστική της ώστε να εντοπίσει πιθανές αποκλίσεις από το μοντέλο που είχε διαμορφώσει ο ίδιος κατά το σχεδιασμό της δραστηριότητας. Η διαδικασία αυτή απαιτεί τον εντοπισμό και επισημείωση φαινομένων που απαιτούν μελέτη σε ύστερο χρόνο και μπορεί να αποτελέσουν παραδείγματα καλής πρακτικής ή υλικό για διάγνωση και ανατροφοδότηση. Η αξιολόγηση της ομαδοσυνεργατικής δραστηριότητας απαιτεί αφενός εξοικείωση με την τεχνολογία που χρησιμοποιείται, αφετέρου την εφαρμογή κατάλληλων μοντέλων αξιολόγησης, ώστε να λαμβάνεται υπόψη η πορεία των ομαδοσυνεργατικών δραστηριοτήτων, και όχι μόνο το τελικό αποτέλεσμά τους, και να παρέχεται ανατροφοδότηση στις επί μέρους ομάδες, στα μέλη τους, αν παραστεί ανάγκη, αλλά και στην τάξη ως σύνολο. Διαπιστώθηκε από τις μελέτες μας, ότι η έρευνα σε αυτήν την περιοχή, προϋποθέτει καθηγητές και σχολικά περιβάλλοντα με εμπειρίες σε ομαδοσυνεργατική μάθηση μέσω υπολογιστή, κάτι που είναι ιδιαίτερα δύσκολο ακόμη και σήμερα, όπως και κατά την εποχή διεξαγωγής των εμπειρικών μελετών πεδίου που έγιναν στο πλαίσιο της διατριβής. Παρά την εγγενή αυτή δυσκολία, οι διαπιστώσεις της διατριβής συμβάλουν στον καλύτερο προσδιορισμό του ρόλου του καθηγητή σε αυτό το πλαίσιο διδασκαλίας και μάθησης και των εργαλείων που υποστηρίζουν αυτό το ρόλο. Η γενικότερη κατεύθυνση της περιοχής της μάθησης με χρήση υπολογιστή μας κάνει να υποθέσουμε ότι οι πρακτικές που μελετώνται εδώ θα αποκτήσουν ευρεία διάδοση στο εγγύς μέλλον. Τούτο στηρίζεται αφενός στη γενικότερη διαπίστωση της εισαγωγής της τεχνολογίας στη ζωή των μαθητών (Dave, 2010), και μάλιστα αυτής που υποστηρίζει τη συνεργασία, όπως οι τεχνολογίες κοινωνικής δικτύωσης, των δυνατοτήτων αξιοποίησης της τεχνολογίας αυτής μέσα στην τάξη με τη μορφή νέων συσκευών, νέων μέσων συνεργασίας και αλληλεπίδρασης, πολλαπλών μέσων επικοινωνίας, νέων τρόπων πρόσβασης στα δεδομένα, κλπ. Συνεπώς αυτό το σύνθετο τεχνολογικό και κοινωνικό περιβάλλον που περιβάλει ήδη τις σχολικές εμπειρίες και τις επηρεάζει, απαιτεί επαναπροσδιορισμό του ρόλου του καθηγητή, ο οποίος παραμένει μεν ο καθοδηγητής της μαθησιακής διαδικασίας αλλά συνάμα και ενορχηστρωτής μιας σύνθετης δραστηριότητας (Dillenbourg, 2009; Dillenbourg et al. 2011) . / Collaborative learning is an area of research and practice with a long history. Studies on collaborative learning are referred back in 1924 (Webb & Palincsar, 1996; Alport, 1924). With advances in technology in recent years, collaborative learning (as with collaborative work) has been supported by computer systems. So a new research area was introduced, that of computer-supported collaborative learning (CSCL). In this new field theories were developed, research methods adopted and developed related tools (Stahl et al, 2006). The objective has been to study collaboration in groups and the impact of collaboration on learning. The focus was on the study of groups, on interactions, on the tools that mediate collaboration, and their effectiveness. Initially students were studied systematically in order to draw conclusions about the effectiveness of approaches and tools. Subsequently, more recently, there was a need, as a consequence of the advances of the field, the study to include teachers in collaborative learning environments, which are a condition for the integration of such approaches in authentic teaching and learning conditions. The role of the teacher should be studied in this set up as the teacher takes up new roles, that of the facilitator and supporter of collaboration, given that students take a more active role than in more traditional learning situations (Dimitracopoulou, 2005). The question concerning the new role of the teacher, and her support of technologies and tools, has been identified as one of the five research priorities in this area (Dillenbourg, 2009). This PhD Thesis studies the role of the teacher who is involved in supervising collaborative activities mediated by computers, where these activities take place in a typical classroom. The starting point of this research was the study of similar research efforts and collaborative computing systems, as reported in the literature, which identified common views on the role and on possible requirements for supporting the teacher by appropriate tools. The need for monitoring of different social class levels, i.e. the individual student, group and class (Dillenbourg & Jermann, 2010), first emerged. Also trends were identified that include support for monitoring activity of groupwork in different phases with different degree of focus, recording the activities of students and exporting of quantitative and qualitative indicators that represent the state of the groups and the class, the use of symbolic and synoptic representation to fix this situation, and the development and experimental use of "intelligent" assistants of the teachers. Based on this initial study, research questions were formed concerning the way in which the teacher in supervising group activities in the classroom, creates and maintains the perception of the phenomena that evolve. These research questions were examined in a series of studies in classes that involved students and teachers. In the design of our studies involving new practices and artifacts we considered that the artifacts used are transformed into tools by the users, based on their initial orientation and design and the meaning they acquire during use (Stahl et al., 2006). For this reason, the technologies in the area of collaborative learning should be combined with studies that point out and highlight the ways that ultimately utilized tools, which are either made with experimental procedures (eg in a laboratory), or follow the ethnomethodological tradition in classrooms (Jeong & Hmelo-Silver, 2010). Our methodology was that of Research Design (Collins, 1992) while evidence was collected from the study following an ethnomethodological approach (Stahl, 2006). For our studies we created a notation to represent the activity of the teacher in the class where there are certain technologies used to support collaborative student activities. This notation was used in an approach, that involved use of data collected during the studies, that allowed comparison of patterns of teacher behavior when using tools to support group class activities. In the first phase of studies, the teachers did not use specific tools of supervision, while during the second phase the teachers used new tools that were developed in order to support them. The main effect of these new tools was that they allowed the teachers to be aware of the state of each student group through a variety of representations. This affected teacher behavior. In the third phase, the data produced in the other two phases were evaluated off-line by teachers, using the tools developed without the time constraints of the real time classroom environment. In order to depict the effects of tools and representations used in each phase and identify patterns of behavior, a notation of the teacher's actions during the monitoring of collaborative activity was used, which involved the teacher objectives and the representations that were used. Focus levels were set and types of interventions teacher, associated with representations of data, and the teacher's actions that were supported. It was found that the teacher in the classroom moves from the level of the group on to the individual, while there is a need to constantly monitor all the groups in the class. During collaborative activities a large amount of information was produced, and the teacher had to use it in the best possible way, as she tries to identify occurrence of phenomena that help her improve understanding of the situation of the classroom. The supervision of the activity aimed at understanding the situation, thus requiring the supervisor to move between different levels of focus, and also navigate back and forth in the time dimension. In this way the teacher exploits and combines different representations, trying to synthesize the main points of each group activity, its reasoning to identify possible deviations from the model that was formed about expected problem solving behaviour, originally during the design of the activity. This process requires the identification and annotation of events that require longer term study and can serve as examples of good practice or material for diagnosis and feedback. The evaluation of groupwork activity requires both familiarity with the technology used, while on the other hand the application of appropriate assessment models to take account of the evolution of groupwork activities, and not just inspection of the final result, and provide feedback to individual groups, and group members if necessary, as well as to the whole class. It was found from our studies that research in this area, requires teachers and school environments with experience in computer supported collaborative learning, which is particularly difficult, even today, as it was in the time when the field studies were conducted. Despite this inherent difficulty, the findings of this study help to better define the role of the teacher in this context of teaching and learning and evaluation of the tools that support this role. The general direction of the field of technology enhanced learning makes us assume that the practices studied here will become widespread in the near future. This one is based on general observation of the introduction of technology in the lives of students (Dave, 2010), especially technologies that support social interaction and collaboration, such as social networking technologies, the potential use of this technology in the classroom in the form of new devices, new instruments of collaboration and interaction, multi-media, new ways to access data, etc. Therefore this complex technological and social environment that surrounds and influences the school experiences requires redefinition of the role of the teacher, who still remains as the leader of learning process yet takes up the role of orchestrator of more complex activities (Dillenbourg, 2009; Dillenbourg et al. 2011).

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της αποτελεσματικής αξιολόγησης ευχρηστίας φορητών εφαρμογών. Με τον όρο “φορητές εφαρμογές” περιγράφονται οι ηλεκτρονικές υπηρεσίες που είναι σχεδιασμένες να παρέχονται μέσω φορητών συσκευών και έχουν ως στόχο να βοηθήσουν τον άνθρωπο στις καθημερινές του προσωπικές ή επαγγελματικές δραστηριότητες. Η αλληλεπίδραση ενός χρήστη με μία τέτοια ηλεκτρονική υπηρεσία είναι μια διαδικασία πολύπλοκη που δεν υποστηρίζεται από μία μεμονωμένη εφαρμογή και δεν περιορίζεται πλέον στα στενά όρια ενός γραφείου. Αντίθετα, επιτυγχάνεται με διαμεσολάβηση σύγχρονων και συχνά πολυχρηστικών υπολογιστικών μονάδων (φορητές συσκευές, υπολογιστές) και επιμέρους συσκευών και λαμβάνει χώρα σε διάφορα φυσικά περιβάλλοντα. Σε πολλές περιπτώσεις εμπλέκει περισσότερους από έναν χρήστες οι οποίοι μπορεί να συνεργάζονται είτε εκ του σύνεγγυς είτε εξ αποστάσεως προκειμένου να εκτελέσουν μια εργασία. Η μελέτη αυτής της αλληλεπίδρασης μπορεί να δώσει πολύτιμα συμπεράσματα τόσο για την ευκολία χρήσης των σύγχρονων υπολογιστικών συστημάτων όσο και για τη χρησιμότητά τους και αποτελεί μια σημαντική ερευνητική πρόκληση του επιστημονικού πεδίου Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου Υπολογιστή και ιδιαίτερα της Τεχνολογίας Ευχρηστίας. Οι κλασσικές μέθοδοι ευχρηστίας καλούνται να αντιμετωπίσουν την πρόκληση της επιτυχούς αξιολόγησης των φορητών εφαρμογών, δηλαδή της αποτίμησης των χαρακτηριστικών ποιότητάς τους που επηρεάζουν την εμπειρία χρήσης τους. Τόσο τα χαρακτηριστικά των χρησιμοποιούμενων συσκευών όσο και το περιβάλλον χρήσης των εφαρμογών αυτών, τις διαφοροποιούν κατά πολύ από τις εφαρμογές επιτραπέζιου υπολογιστή. Καθώς η διείσδυσή τους στις καθημερινές δραστηριότητες του ανθρώπου είναι ολοένα και αυξανόμενη, η ανάγκη για μεθοδολογίες και εργαλεία που μπορούν να βοηθήσουν την αξιολόγηση της χρήσης τους κρίνεται επιτακτική. Στην παρούσα εργασία καταρχήν περιγράφονται οι κλασσικές μέθοδοι αξιολόγησης υπολογιστικών συστημάτων και στη συνέχεια αξιολογούνται ως προς την επάρκεια των δεδομένων που μπορούν να συλλέξουν και την πληρότητα των αποτελεσμάτων που μπορούν να δώσουν στην περίπτωση χρήσης τους για αξιολόγηση ευχρηστίας φορητών εφαρμογών. Παράλληλα γίνεται επισκόπηση της βιβλιογραφίας που Περίληψη 12 Διδακτορική διατριβή αφορά την αξιολόγηση ευχρηστίας των φορητών εφαρμογών και εξετάζονται τα κυριότερα ζητήματα της μεθόδου αξιολόγησης, περιλαμβάνοντας μεταξύ άλλων την επιλογή του χώρου αξιολόγησης και τα δεδομένα που πρέπει να συλλεγούν και αναλυθούν. Στη συνέχεια προτείνεται η μεθοδολογία αξιολόγησης ευχρηστίας φορητών εφαρμογών MOBELIC (MOBile Evaluation Life Cycle methodology). Η MOBELIC υποστηρίζει την αξιολόγηση ευχρηστίας μιας φορητής εφαρμογής σε όλο τον κύκλο ανάπτυξής της. Αποτελεί συνδυασμό από υπάρχουσες μεθόδους αξιολόγησης λαμβάνοντας όμως υπόψη τη φάση ανάπτυξης στην οποία βρίσκεται η υπό αξιολόγηση φορητή εφαρμογή, την ποιότητα των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από κάθε μέθοδο, το χρόνο και τους πόρους που απαιτούνται για τη διεξαγωγή καθεμιάς από αυτές, καθώς και το χρόνο για την ανάλυση των δεδομένων τους και την εξαγωγή πολύτιμων συμπερασμάτων. Η συνεισφορά της μεθοδολογίας MOBELIC έγκειται στο γεγονός ότι βελτιστοποιεί τη διαδικασία αξιολόγησης μιας φορητής εφαρμογής υποστηρίζοντάς την από τις αρχικές φάσεις ανάπτυξης μέχρι τα τελευταία στάδια ολοκλήρωσής της. Προκειμένου να υποστηριχθεί η μεθοδολογία ΜOBELIC, σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε το εργαλείο ActivityLens. Αποτελεί ένα εργαλείο παρατήρησης και ανάλυσης των δεδομένων που συλλέγονται κατά τη διάρκεια μελετών της αλληλεπίδρασης χρηστών με φορητές εφαρμογές. Το εργαλείο παρέχει τη δυνατότητα παρακολούθησης των διακριτών φάσεων ανάπτυξης μιας φορητής εφαρμογής και επιτρέπει τη σύγκριση των προβλημάτων ευχρηστίας που παρατηρούνται σε αυτές, χρησιμοποιώντας κοινό σχήμα κωδικοποίησης των προβλημάτων. Παράλληλα, ενσωματώνοντας κατάλληλα σχεδιασμένες λειτουργίες, βοηθάει τον αναλυτή να απομονώσει συγκεκριμένους τύπους δράσεων που υποδεικνύουν πρόβλημα στη χρήση των εξεταζόμενων εφαρμογών. Τέλος στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, εξετάζεται η εφαρμοσιμότητα της προτεινόμενης μεθοδολογίας καθώς και η αποτελεσματικότητα του εργαλείου ανάλυσης, μέσα από μία μελέτη περίπτωσης που περιλαμβάνει τη διενέργεια 3 διακριτών πειραμάτων. Η αξιολόγηση αφορά μία συνεργατική εκπαιδευτική φορητή εφαρμογή προορισμένη να πληροφορεί μαθητές για τα εκθέματα ενός Μουσείου. / This thesis deals with the problem of effective usability evaluation of mobile applications. The term “mobile applications” describes the electronic services that are designed to operate under mobile devices in order to meet the everyday needs of people. There are special characteristics of mobile applications, compared to established desktop applications. Thus, the dynamic context of use and the small size of mediating mobile devices differentiate their use and increase the complexity of their usability evaluation. There are various established methods that have been extensively used in traditional human-computer interaction research in order to evaluate the use of desktop applications. This thesis, firstly examines the suitability of such methods in usability evaluation of mobile applications. The survey indicated that all these methods can be effective. However their application produces different types of data and requires different amount and kind of resources. In the frame of this thesis, MOBELIC, a new methodology for the usability evaluation of mobile applications, is proposed. The goal of MOBELIC is the optimization of evaluation process due to the short life-cycle of mobile applications. It is an effective combination of selected established methods supporting the redesign of a mobile application during its development life-cycle. The main characteristic of this methodology is that it proposes the iterative application of each evaluation method, depending on certain factors, such as the mobile application implementation phase, the quality of the expected method results and the required resources. Subsequently, the design and the implementation of a usability evaluation tool, the ActivityLens, that support the proposed methodology, are described in this thesis. ActivityLens integrates and synchronizes multiple heterogeneous data that describe the interaction of real users with mobile applications. Furthermore, the tool incorporates especially designed mechanisms for annotation and analysis of collected data in order to facilitate usability experts to extract meaningful information. The applicability of the proposed methodology and the effectiveness of the ActivityLens are examined through an extended case study in which the usability of an educational mobile application is evaluated. The case study consists of three discrete experiments including the use of different evaluation methods according to the proposed methodology.

Το αντικείμενο που πραγματεύεται η παρούσα διδακτορική διατριβή σχετίζεται με την ανάπτυξη βελτιστοποιητικών τεχνικών μεταγλώττισης για επαναπροσδιοριζόμενα ολοκληρωμένα συστήματα γενικού και ειδικού σκοπού. Στόχος είναι η βελτιστοποίηση της εκτέλεσης των εφαρμογών ως προς την ταχύτητα, την επιφάνεια ολοκλήρωσης και την κατανάλωση ισχύος. Αυτό επιτυγχάνεται με την εισαγωγή πρωτότυπων τεχνικών μεταγλώττισης αλλά και από την ανεύρεση βέλτιστων αρχιτεκτονικών. Η αυτοματοποίηση των μεθοδολογιών επιτυγχάνεται με την ανάπτυξη εργαλείων βελτιστοποίησης που υλοποιούν την μεθοδολογία μεταγλώττισης. Τα πειράματα έδειξαν γρήγορο προσδιορισμό βέλτιστων λύσεων και σημαντικές βελτιώσεις στην ταχύτητα, επιφάνεια ολοκλήρωσης και κατανάλωση ισχύος για μια σειρά από εφαρμογές ψηφιακής επεξεργασίας σήματος. / The research material that is presented in this PhD Phesis is related with developement of compilation techniques for reconfigurable systems and application specific integrated circuits. The objective is the optimization of the execution of the applications in terms of speed area and power consumption in these architectures. This is achieved by developing original compiling techniques and efficient architecture instances. Moreover, one of the fundamental objectives of this thesis is the automation of these techniques for fast solution determination. Experiments showed that applications are executed faster while keeping the area and power overhead low. The experiments are based on a set of Digital Signal Processing applications.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάπτυξη ενός αποδοτικού συστήματος ελέγχου που θα επιτυγχάνει τον ακριβή έλεγχο της θέσης ενός λαπαροσκοπικού ρομποτικού εργαλείου που χρησιμοποιεί ‘έξυπνα μορφομνήμονα κράματα’ ως τένοντες-επενεργητές. Το γεγονός ότι το εργαλείο που χρησιμοποιείται είναι με πλεονάζοντες βαθμούς ελευθερίας, καθιστά ιδιαίτερα δύσκολο πρόβλημα την επίλυση της αντίστροφης κινηματικής. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι, μέσω τεχνικών υπολογιστικής όρασης, να επιλυθεί προσεγγιστικά η αντίστροφη κινηματική ανάλυση της θέσης των αρθρώσεων του ρομποτικού εργαλείου. Ο προτεινόμενος νόμος ελέγχου χρησιμοποιεί την αριθμητική επίλυση των γωνιών των αρθρώσεων από την αντίστροφη κινηματική για την επιτυχή παρακολούθηση της επιθυμητής τροχιάς του ρομποτικού εργαλείου. / This thesis deals with the development of a robust control system responsible for the precise position control of an innovative, SMA-based tendon-driven endoscopic robotic surgical tool. Given the hyper-redundant features of this robotic tool, the solution to the inverse kinematics problem is quite complicated. Henceforth, the main objective of this thesis is the numerical solution of the joints' positions using image processing techniques. The proposed control law utilizes this information for trajectory tracking purposes of the tool's end-effector.

Renewable Energy Sources (RES) are the most promising resources of energy production for everyday life. Therefore, the precise combination of RES based technologies into hybrid systems could provide the solution to several energy problems facing the planet. The motivation of the present research study is the total understanding of the prevailing phenomena by using RES equipment in several projects. This thesis will focus on standalone hybrid RES based systems. By presenting the RES systems the necessity of buffering systems will become apparent as the most crucial parts of off-grid systems. Therefore, the most well-established buffering technologies will be analytically presented in order to be subsequently embodied into the simulated RES applications. Following the above theoretical approach of RES based equipment and hybrid systems in general, this thesis will focus on a more applied research study comprising the energetic and economical simulation and optimization of a RES based stand alone system that is already installed in Leicestershire, UK. Based on local meteorological data, an optimization strategy has been developed to identify the most economical and efficient scenarios for electricity generation to cover the desirable load on an annual basis. Furthermore, the environmentally-friendly character of the system was highly concerned with emissions reduction; therefore the capability of an off-grid system was also investigated. The feasibility of RES based systems for electricity supply will then be presented for four different Greek Islands. Three specific typical loads have been selected to be covered and the grid connection was considered optional. Up to this point the simulation and optimization procedures were applied by using the HOMER software tool in order to investigate the most suitable well-established platform in the world. After the theoretical research study on the most well-known platform of HOMER an innovative optimization theory based on the energy part of a hybrid system will be presented in order to select the most efficient system according to the desired requirements and the location of a RES based project. This thesis will then focus on the design and operation of an autonomous hybrid system under real-life meteorological conditions which is capable of simulating several loads assumed to cover the electricity demands of small buildings. The specific hybrid system embodies technologies that use photovoltaic and wind energy in combination with an electrochemical storage bank. Experiments on the coverage of annual loads regarding a typical house, a typical country house and a small company were also performed to prove the feasibility of the stand-alone system. The same established RES project was then simulated on a yearly basis using the HOMER software platform to determine real-time results. The above analysis revealed that HOMER software cannot successfully simulate the operation of such a system, therefore the design of a new mathematical model to produce results similar to those of the experimental process was considered essential based on a new optimization strategy. / Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) αποτελούν τις πιο πολλά υποσχόμενες πηγές στον τομέα της παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας μέσα στην ανθρώπινη καθημερινότητα. Έτσι ο ακριβής συνδυασμός των ΑΠΕ σε υβριδικά συστήματα θα μπορούσε να αποτελέσει τη λύση στο μεγάλο ενεργειακό πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο πλανήτης τα τελευταία χρόνια και όσο περνάει ο καιρός αυτό φαίνεται να διογκώνεται. Το κίνητρο για την εκπόνηση της παρούσας διδακτορικής διατριβής στηρίζεται στην ανάγκη για απόλυτη κατανόηση των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά τη χρήση των ΑΠΕ σε διάφορα συστήματα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, μέσα από αυτή την έρευνα θα φανεί πως οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν τη συμπεριφορά ενός υβριδικού συστήματος και σε ποιό ποσοστό. Ακόμα περιμένουμε να γίνει φανερό το πόσο σημαντική είναι η σωστή επιλογή των τεχνολογιών σύμφωνα με τις ηλεκτρικές ανάγκες που πρέπει να καλυφθούν από ένα εγκατεστημένο σύστημα. Στη συνέχεια της παρούσας εργασίας μελετήθηκε κάτω από ποιες συνθήκες ένα αυτόνομο υβριδικό σύστημα μπορεί να είναι εφικτό καθώς και πόσο ακριβή αποτελέσματα μπορούν αν δώσουν τα θεωρητικά μαθηματικά μοντέλα επάνω στην πρόβλεψη της λειτουργίας ενός συστήματος. Τέλος, παρουσιάστηκε πως μπορεί να ενισχυθεί ο οικολογικός χαρακτήρας ενός συστήματος ενώ την ίδια στιγμή αποκαλύφθηκε η κύρια αδυναμία του κατά τη λειτουργία καθώς και πως αυτή μπορεί να λυθεί με τη χρήση καινοτόμων συσκευών για την αποθήκευση ενέργειας. Μέσω της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποδείχθηκε πως ένα υβριδικό σύστημα υποστηριζόμενο από ΑΠΕ μπορεί να μετατραπεί σε εντελώς αυτόνομο με ενισχυμένο τον οικολογικό του χαρακτήρα και με την οικονομική και ενεργειακή βιωσιμότητά του να κυμαίνεται σε υψηλά επίπεδα. Το παραπάνω συμπέρασμα προέκυψε μέσω θεωρητικών αλλά και πειραματικών προσομοιώσεων διάφορων υβριδικών μονάδων. Αυτό αποτελεί ίσως το πιο ενθαρρυντικό στοιχείο για πλήρη αξιοποίηση των ΑΠΕ προκειμένου να καλυφθούν οι παγκόσμιες ενεργειακές ανάγκες με τρόπους εντελώς φιλικούς προς το περιβάλλον στο άμεσο μέλλον.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται σε δύο ερευνητικά προβλήματα που αποτελούν τα αντικείμενα δύο ερευνητικών φάσεων. Στην Α΄ ερευνητική φάση, διάρκειας ενός έτους, ασχολείται με τη διερεύνηση μαθηματικών πρακτικών σε τρεις ομάδες τεχνικών του Οργανισμού Τηλεπικοινωνιών Ελλάδας αναζητώντας παράλληλα την ύπαρξη αμετάβλητων στοιχείων της μαθηματικής επιστήμης τα οποία διαπερνούν την ακαδημαϊκή και την παρούσα εργασιακή κοινότητα. Στη Β΄ ερευνητική φάση, διάρκειας οκτώ μηνών, εξετάζει κάτω και υπό ποιες προϋποθέσεις πέντε σπουδαστές ενός Τεχνολογικού Εκπαιδευτικού Ιδρύματος που πραγματοποιούν την πρακτική τους άσκηση στον ίδιο Οργανισμό είναι σε θέση να αναγνωρίσουν τα αμετάβλητα αυτά στοιχεία. Στην Α΄ ερευνητική φάση η Θεωρία Δραστηριότητας των Vygotsky, Leont’ ev και των συνεχιστών του έργου τους, Engeström & Cole, αποτελεί τη θεωρητική βάση της εργασίας. Τα ερευνητικά δεδομένα προκύπτουν από εθνογραφικής φύσης παρατηρήσεις αλλά και συζητήσεις με τους συμμετέχοντες. Η μαθηματική δραστηριότητα που αναγνωρίσαμε στο χώρο εργασίας ήταν πολύπλοκη και πλούσια αλλά πλήρως ενταγμένη στο πλαίσιο αναφοράς της. Ειδικότερα, αναγνωρίσαμε και ταξινομήσαμε τα μαθηματικά εργαλεία τα οποία διαμεσολαβούσαν στις κεντρικές καθημερινές εργασιακές δραστηριότητες των τεχνικών και αναδείξαμε τους τρόπους με τους οποίους αυτά εμπλέκονταν με τα τεχνικής φύσης εργαλεία τους. Ταυτόχρονα αναγνωρίσαμε αμετάβλητα μαθηματικά στοιχεία στις μαθηματικές έννοιες, στο τρόπο κατανόησής τους από τους τεχνικούς και σε μαθηματικές διαδικασίες που οι ίδιοι χρησιμοποιούσαν για την επίτευξη των εργασιακών τους στόχων. Στην Β΄ ερευνητική φάση τα ερευνητικά δεδομένα προέρχονται από διερευνητικής και παρεμβατικής φύσης συνεντεύξεις με τους σπουδαστές και εθνογραφικές παρατηρήσεις. Μέσα από τις διερευνητικής φύσης συνεντεύξεις καταγράψαμε τις στάσεις των σπουδαστών ως μέλη της σπουδαστικής και της συγκεκριμένης εργασιακής κοινότητας και αναζητήσαμε μαθηματικές πρακτικές που ανέπτυξαν ως μαθητευόμενοι στην παρούσα εργασιακή τους κοινότητα. Οι μαθηματικές πρακτικές που ανέπτυξαν οι σπουδαστές, έστω και ασυνείδητα, είχαν άμεση εξάρτηση από τα εργαλεία και τους εργασιακούς στόχους της κάθε κοινότητας και αφορούσαν την ικανότητα οπτικοποίησης και την ανάγνωση και ερμηνεία σύνθετων οπτικών αναπαραστάσεων. Τέλος, μέσα από μια σειρά παρεμβατικής φύσης συνεντεύξεων αναλύσαμε με εργαλεία σημειωτικής τη δραστηριότητα που ανέπτυξαν οι ίδιοι σπουδαστές στην προσπάθεια ερμηνείας αυθεντικών αναπαραστάσεων με σκοπό τη σύνδεση κοινών μαθηματικών εννοιών που συναντώνται στην ακαδημαϊκή και στην παρούσα εργασιακή κοινότητα. Οι έννοιες αυτές αφορούσαν το θεσιακό σύστημα αρίθμησης και τη συναρτησιακή σχέση αντίστασης, μήκους, διαμέτρου χάλκινων καλωδίων. Καταλήγουμε, καταγράφοντας τα χαρακτηριστικά που προάγουν και αναστέλλουν, τη μεταφορά της γνώσης στο νέο κοινωνικό-πολιτισμικό πλαίσιο. Στο τέλος της διατριβής καταγράφονται και αναλύονται οι εκπαιδευτικές προεκτάσεις της έρευνας. / This dissertation thesis focuses on two different research problems carried out in two research phases. In the first research phase, lasting one year, it focuses on the exploration –identification of mathematical practices of three different groups of technicians of the Greek Telecommunication Organization. In parallel, it investigates the existence of invaried mathematical elements that are crossing the academic and the current workplace community. In the second research face, lasting eight months, it investigates how and whether five students of a Technological Educational Institute who were doing their practicum in this setting could recognize these invariant mathematical elements. In the first research phase, the theoretical framework is guided by Vygotsky and Leont’ev work on Activity theory and their followers, Engeström & Cole. Our data are coming from ethnographic observations and discussions with the participants. The mathematical activity we identified was complex and rich but completely contextual. Especially, we recognized and categorized the mediated mathematical tools in technicians’ central workplace activities and we were showing off how these are interrelated with their physical mediated tools. At the same time we recognized invariant mathematical elements in the category of mathematical concepts, the meanings the technicians attributed to these concepts and in the category of mathematical processes they were using in order to achieve their workplace goals. In the second research phase, our data are coming from eexploratory and intervention interviews with the students and ethnographic observations. In the exploratory interviews we recorded their experiences and their attitudes as members of the academic and the workplace community and we identified mathematical practices they developed as apprentice members of this community. Τhe main mathematical practices the students developed, mainly unconsciously, were attached to the tools and the goals of the workplace community and referring to visualization and reading and interpreting complex visual representations. Finally, through the intervention interviews, we analyzed with the help of semiotic tools the activity the same students developed in order to interpret mathematical objects that are common to the academic and workplace community. The mathematical objects were referring to the place value concept and the functional relation between the resistance, the length and the diameter of the copper wires. In the conclusion, we recorded the characteristics that support and block students’ transfer of knowledge in their new socio-cultural context. In the end of the thesis we discuss and analyze the educational implications of our findings.

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της αποτελεσματικής σχεδίασης ιστοτόπων που υποστηρίζουν την εύχρηστη διαδραστική αναζήτηση. Με τον όρο διαδραστική αναζήτηση περιγράφεται η διερευνητική αλληλεπίδραση ενός χρήστη με έναν ιστότοπο, με στόχο την εύρεση πληροφορίας στο πλαίσιο μίας εργασίας του, χωρίς τη χρήση διαδικτυακών μηχανών αναζήτησης. Η διατριβή εντάσσεται στην περιοχή της ευχρηστίας του Διαδικτύου και γενικότερα της μελέτης αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή και ειδικότερα αλληλεπίδρασης χρηστών με πληροφορία. Ένας ιστότοπος είναι συχνά, όχι μόνο μια εφαρμογή με την οποία αλληλεπιδρά ο χρήστης αλλά και ένας πληροφοριακός χώρος, του οποίου η κατάλληλη δόμηση και διασύνδεση του περιεχομένου επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την ευχρηστία του. Συνεπώς, η ανάπτυξη μεθοδολογιών για τον επιτυχή σχεδιασμό της πληροφοριακής αρχιτεκτονικής (information architecture) ενός ιστοτόπου παραμένει μία σημαντική σχεδιαστική πρόκληση. Η διατριβή προτείνει μία νέα μεθοδολογία σχεδιασμού και αξιολόγησης της πληροφοριακής αρχιτεκτονικής ιστοτόπων, τη MEDIAMIS (Methodology for the Efficient Design of Information Architectures based on Models of Interactive Search). Η συνεισφορά της έγκειται στο γεγονός ότι βελτιστοποιεί και συστηματοποιεί τη διαδικασία σχεδιασμού ή αξιολόγησης. Η MEDIAMIS είναι εμπνευσμένη από εδραιωμένες χρηστοκεντρικές τεχνικές και πρόσφατα μοντέλα της συμπεριφοράς των ανθρώπων κατά τη διαδραστική αναζήτηση. Η μεθοδολογία απευθύνεται σε μηχανικούς του Διαδικτύου και αποσκοπεί στη δημιουργία ιστοτόπων που υποστηρίζουν την εύχρηστη διαδραστική αναζήτηση από τους χρήστες τους. Προκειμένου να υποστηριχθεί η MEDIAMIS αναπτύχθηκαν δύο πρωτότυπα εργαλεία, το AutoCardSorter (Automated Card Sorting Tool) και το ISEtool (InfoScent Evaluator Tool). Το πρώτο υποστηρίζει τη διαδικασία δόμησης του περιεχομένου ενός ιστοτόπου, ενώ το δεύτερο τη δημιουργία σημασιολογικά κατάλληλων λεκτικών περιγραφών για τους υπερσυνδέσμους ενός ιστοτόπου. Τέλος, στο πλαίσιο της διατριβής, εξετάζεται η εγκυρότητα και αποδοτικότητα της MEDIAMIS και των υποστηρικτικών εργαλείων, μέσα από έξι πειραματικές μελέτες. Στις μελέτες αυτές συγκρίθηκαν εκτενώς τα αποτελέσματα της προτεινόμενης προσέγγισης με αυτά καθιερωμένων χρηστοκεντρικών τεχνικών και μετρικών της παρατηρούμενης συμπεριφοράς των χρηστών. Τα συμπεράσματα των μελετών έδειξαν ότι η MEDIAMIS παράγει αποτελέσματα εφάμιλλης ποιότητας με εδραιωμένες χρηστοκεντρικές τεχνικές, αλλά με σημαντικά αποδοτικότερο τρόπο. / This thesis addresses the problem of effective design of websites that enhance findability of information during interactive search. The term interactive search is used to describe the exploratory, goal−directed browsing activity of a user, while seeking information in a website. Seeking information using a search engine is not an object of study in this thesis. The thesis falls into the field of human computer interaction, and the subfields of Web usability and human information interaction. A website should be treated both as a user interface as well as a hypertext information space, whose structural design has a significant influence on intuitive access to content, task completion and overall user experience. In today’s information explosion, one of the biggest challenges in web design is the effective design of its information architecture. The latter constitutes the research objective of this thesis. The thesis proposes a new methodology to design and evaluate the information architecture of websites, the MEDIAMIS (Methodology for the Efficient Design of Information Architectures based on Models of Interactive Search). The contribution of the proposed approach is that is optimizes and systemizes the information architecture design or evaluation process. MEDIAMIS is inspired by established user-centered techniques and recent cognitive models of user’s interactive search behavior. MEDIAMIS is addressed to Web practitioners and deals with the design or evaluation of a website’s information structure and labeling system. In the context of the proposed methodology, two innovative tools have been developed. The first tool, AutoCardSorter (Automated Card Sorting Tool), supports the structural design of a website. The second tool, ISEtool (InfoScent Evaluator Tool), facilitates the production of semantically appropriate hyperlink labels for the typical goals of a website. The applicability of the proposed methodology and the effectiveness and efficiency of the associated tools were examined through six experimental studies. These studies compared both quantitavely and qualitatively the results of the proposed methodology against the ones derived from established user-centered design approaches, such as card sorting, and against observed and subjective user data. It was found that the proposed methodology lead to a substantial efficiency gain, without expense in the quality of results.