Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Telecomunicações. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-05-30T21:13:49Z No. of bitstreams: 1 Tese - Artur kronbauer.pdf: 3711111 bytes, checksum: 0893116dd63db0adde369f66d35d7de9 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-01T12:14:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese - Artur kronbauer.pdf: 3711111 bytes, checksum: 0893116dd63db0adde369f66d35d7de9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T12:14:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Artur kronbauer.pdf: 3711111 bytes, checksum: 0893116dd63db0adde369f66d35d7de9 (MD5) / A onipresença de novas tecnologias associada a diferentes formas de interação, à diversidade de características dos usuários e às interferências contextuais, criam novas barreiras para a avaliação da usabilidade dos aplicativos desenvolvidos para smartphones. As propriedades móveis fornecem maneiras de interação até certo ponto inusitadas, altamente dependente do cenário de interação, o que dificulta a reprodução em laboratório. Um dos desafios nessa área é propor abordagens que permitam realizar testes de usabilidade com a associação de dados quantitativos, contextuais e subjetivos em um mesmo experimento. Este trabalho apresenta um modelo e sua infraestrutura com o objetivo de propor uma nova abordagem que possibilite obter dados estatísticos referentes à usabilidade, contextualizados ao cenário de interação e com interlocuções diretas com os usuários para a obtenção dos seus sentimentos com relação aos aplicativos utilizados. A abordagem proposta permite realizar experimentos por longos períodos de tempo, com a possibilidade da participação de um grande número de usuários e com o potencial para auxiliar a execução de experimentos tanto em cenários reais como em laboratório. Para comprovar a eficiência da abordagem, foram desenvolvidos dois experimentos: o primeiro, com usuários de aplicativos para smartphones, com o objetivo de verificar as potencialidades do processo de coleta e análise dos dados; o segundo, com desenvolvedores de softwares e analistas de banco de dados, com a finalidade de avaliar os procedimentos empregados para realizar o mapeamento das tarefas, a instrumentação dos aplicativos com métricas de rastreabilidade e validar os documentos que descrevem os processos envolvidos na configuração do ambiente de armazenamento e exploração dos dados de usabilidade, capturados durante as interações dos usuários finais.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-18T11:43:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao_elsn_final.pdf: 3297496 bytes, checksum: 994f881a846561129268bb0d37fc24bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T11:43:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao_elsn_final.pdf: 3297496 bytes, checksum: 994f881a846561129268bb0d37fc24bd (MD5) Previous issue date: 2015-08-12 / A disciplina de introdução à programação é ministrada no início dos cursos de Computação e desempenha um papel importante para o desenvolvimento do aluno no restante do curso. Trata-se de uma matéria que proporciona muitos desafios tanto para alunos quanto para professores. Os alunos normalmente apresentam problemas no desenvolvimento do raciocínio abstrato e na resolução de problemas, enquanto os professores precisam lidar com questões que vão desde como motivar o aluno até como avaliá-lo. Nesse contexto, a fim de ajudar a superar essas dificuldades, muitas ferramentas que abordam a avaliação automática de exercícios tem sido propostas na literatura. No entanto, nem sempre é possível ao professor acompanhar o progresso da aprendizagem de seus alunos com relação à aquisição do conhecimento esperado na disciplina de programação. Diante disso, uma ferramenta, intitulada iProgram, foi construída para proporcionar ao professor um ambiente no qual ele possa: gerenciar turmas e exercícios, elaborar exercícios com questões de um banco de questões, avaliar exercícios de maneira semiautomática, proporcionar feedback aos alunos, e acompanhar o progresso de seus alunos através de relatórios gráficos. A ferramenta foi avaliada por professores que lecionam disciplinas de introdução à programação, através de entrevistas abertas e questionários. Essa avaliação evidenciou a contribuição do iProgram em proporcionar um ambiente para auxiliar o professor na avaliação de exercícios de programação. De maneira geral, a ferramenta foi avaliada positivamente, com destaque para o feedback fornecido aos alunos, a associação de questões com objetivos de aprendizagem e para os relatórios gráficos disponíveis ao professor. Alguns professores entrevistados, inclusive, demonstraram interesse em utilizar a ferramenta em suas turmas. / Introductory programming courses are offered at the beginning of Computing courses and play an important role in the development of the student in the remainder of the course. This is a discipline that provides many challenges for students as well as for teachers. Students typically have problems in the development of abstract reasoning and problem solving, while teachers have to deal with issues ranging from how to motivate students to how to assess them. Hence, in order to help overcome these difficulties, many tools that address automatic evaluation have been proposed in the literature. However, it is not always possible for the teacher to track the progress of their students’ learning regarding the expected acquisition of knowledge in programming classes. Therefore, we propose iProgram, a tool built to provide teachers with an environment where they can: manage classes and exercises, prepare exams with questions from a database of questions, evaluate exams semi-automatically, provide feedback to students, and monitor the progress of their students through graphical reports. The tool was evaluated by teachers who teach introductory programming courses, through open interviews and questionnaires. This assessment highlighted the contribution of iProgram to provide an environment to help the teacher in the evaluation of programming exams. In general, the tool was positively assessed, especially with respect to the feedback provided to students, the association of questions with learning objectives and graphical reports available to the teacher. Some interviewed teachers even expressed interest in using the tool in their courses.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Construção de Edifícios, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Engenheiro Costa Manso

O computador tem sido empregado na educação praticamente desde seu surgimento e a literatura tem apontado como vantagens de sua incorporação no processo de ensino-aprendizagem, seu potencial de promoção de interatividade e de resposta rápida (retroação). Mais recentemente, com a grande popularização da Web, o uso de Sistemas Gerenciadores de Cursos (SGC) passou a ser ferramenta necessária para personalizar o aprendizado do aluno e para sintetizar informações ao professor. Além disso os SGC viabilizaram o surgimento de uma grande quantidade de cursos na modalidade de Educação a Distância (EAD). Dentre os SGC um que merece destaque é o Moodle, em função de ser um sistema livre e por adotar uma arquitetura modular que permite a incorporação de novas ferramentas. Entretanto, nota-se atualmente uma carência no Moodle de ferramentas que proporcionem aprendizado interativo e que eventualmente permita retroação imediata. Deste modo, a proposta deste trabalho é o enriquecimento do Moodle, apresentando um novo pacote, o iTarefa, que possibilita o gerenciamento de atividades interativas. O iTarefa possibilita a incorporação de qualquer applet Java, desde que este esteja na forma de um Módulo de Aprendizagem Interativa (iMA). Neste trabalho serão apresentados, além do pacote iTarefa, os resultados de seu uso em disciplina de graduação e alguns minicursos para professores e alunos do ensino fundamental e médio. / The digital computer has been used in education almost since its beginning and the literature has pointed out several advantages of its use in the teaching-learning process, mainly related to its potential to promote interactivity and quick feedback. More recently, with the popularization of the Web, the use of Learning Management Systems (LMS) has become a fundamental tool to customize student learning and to synthesize information for the teacher. In addition, the LMS made possible the emergence of a large number of courses under the model of Distance Learning (or e-learning). Despite the several options of LMS, one that is worthwhile is the Moodle system. Two of its most valuable characteristics is that it is free software and its modular architecture allows the incorporation of new tools. However, there is currently a lack of tools in Moodle to promote interactive learning and eventually allow feedback. Thus, the purpose of this work is to enrich interactivity in Moodle presenting a new package, the iAssign, which enables the management of interactive activities. The iAssign allows the incorporation of any Java applet, since it is in a form of an Interactive Learning Module (iLM). This work, besides to present the iAssign package, it also presents the results of its use in undergraduate course and some short-courses for teachers and students of elementary and high school.

O computador tem sido empregado na educação praticamente desde seu surgimento e a literatura tem apontado como vantagens de sua incorporação no processo de ensino-aprendizagem, seu potencial de promoção de interatividade e de resposta rápida (retroação). Mais recentemente, com a grande popularização da Web, o uso de Sistemas Gerenciadores de Cursos (SGC) passou a ser ferramenta necessária para personalizar o aprendizado do aluno e para sintetizar informações ao professor. Além disso os SGC viabilizaram o surgimento de uma grande quantidade de cursos na modalidade de Educação a Distância (EAD). Dentre os SGC um que merece destaque é o Moodle, em função de ser um sistema livre e por adotar uma arquitetura modular que permite a incorporação de novas ferramentas. Entretanto, nota-se atualmente uma carência no Moodle de ferramentas que proporcionem aprendizado interativo e que eventualmente permita retroação imediata. Deste modo, a proposta deste trabalho é o enriquecimento do Moodle, apresentando um novo pacote, o iTarefa, que possibilita o gerenciamento de atividades interativas. O iTarefa possibilita a incorporação de qualquer applet Java, desde que este esteja na forma de um Módulo de Aprendizagem Interativa (iMA). Neste trabalho serão apresentados, além do pacote iTarefa, os resultados de seu uso em disciplina de graduação e alguns minicursos para professores e alunos do ensino fundamental e médio. / The digital computer has been used in education almost since its beginning and the literature has pointed out several advantages of its use in the teaching-learning process, mainly related to its potential to promote interactivity and quick feedback. More recently, with the popularization of the Web, the use of Learning Management Systems (LMS) has become a fundamental tool to customize student learning and to synthesize information for the teacher. In addition, the LMS made possible the emergence of a large number of courses under the model of Distance Learning (or e-learning). Despite the several options of LMS, one that is worthwhile is the Moodle system. Two of its most valuable characteristics is that it is free software and its modular architecture allows the incorporation of new tools. However, there is currently a lack of tools in Moodle to promote interactive learning and eventually allow feedback. Thus, the purpose of this work is to enrich interactivity in Moodle presenting a new package, the iAssign, which enables the management of interactive activities. The iAssign allows the incorporation of any Java applet, since it is in a form of an Interactive Learning Module (iLM). This work, besides to present the iAssign package, it also presents the results of its use in undergraduate course and some short-courses for teachers and students of elementary and high school.

A avaliação de trabalhos práticos de programação é uma tarefa dispendiosa. Diversas ferramentas têm sido propostas e desenvolvidas a fim de automatizar as tarefas repetitivas realizadas pelos professores na avaliação de trabalhos práticos de programação e fornecer um feedback mais rápido e adequado aos alunos. No entanto, a adição de uma nova ferramenta aumenta a sobrecarga de novas informações e ambientes que os alunos têm que lidar. De forma análoga, a ferramenta de avaliação é mais um recurso que o professor tem de configurar, manter e ensinar os alunos a utilizar. Por este motivo, vários trabalhos vêm sendo conduzidos a fim de integrar ferramentas de avaliação para trabalhos de programação em sistemas de gestão da aprendizagem (Learning Management Systems LMSs). A integração de ferramentas em LMSs promove sua adoção em disciplinas de computação, uma vez que estarão em concordância com o LMS já familiar aos alunos e professores, dispensando a necessidade de adotar, aprender e gerenciar a submissão e correção de trabalhos em um outro ambiente. No entanto, tais trabalhos consistem apenas em modelos conceituais abstratos, não propõem uma integração com vários LMSs ou não tratam certas dificuldades específicas encontradas quando integrando ferramentas de avaliação. Nessa perspectiva, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento da arquitetura IMPACTLE, uma solução que permite a integração de diferentes ferramentas de avaliação para trabalhos de programação em vários LMSs. A ideia é que os alunos e professores possam acessar as funcionalidades das ferramentas por meio dos LMSs em que já estão habituados, sem a necessidade de aprender a utilizar e adotar uma nova ferramenta. Protótipos da arquitetura IMPACTLE foram instanciados e experimentos foram realizados envolvendo a utilização de diferentes ferramentas de avaliação por meio de LMSs. De modo geral, observou-se que a utilização da IMPACTLE possibilita que professores e alunos realizem as tarefas relacionadas às atividades de programação de forma mais eficiente, eficaz e efetiva por meio dos LMSs. / The assessment of programming assignments is a costly task. Several tools have been proposed and developed in order to automate the repetitive tasks performed by instructors in the assessment of programming assignments and provide a faster and more adequate feedback to students. However, adding a new tool increases the overload of new information and environments that students have to deal with. Similarly, the assessment tool is one more resource that the instructor has to configure, maintain and teach students to use, spending time and effort that could be used in other pedagogical activities. For this reason, several works have been conducted to integrate assessment tools for programming assignments in learning management systems (LMSs). The integration of assessment tools into LMSs promotes their adoption in computing courses, since they will be in agreement with the LMS already familiar to students and instructors, without the need to adopt, learn and manage the submission and correction of assignments in another environment. However, these works consist only of abstract conceptual models, do not propose integration with several LMSs, or do not address certain specific difficulties faced when integrating assessment tools. In this perspective, this work aims at the proposition of the IMPACTLE architecture, a solution that allows the integration of different assessment tools for programming assignments in LMSs. The idea is that students and teachers can access the features of the tools through the LMSs they are already used to, without the need to learn how to use and adopt a new tool. Architecture prototypes were instantiated and experiments were carried out involving the use of different assessment tools through LMSs. In general, we noticed that the use of IMPACTLE enables instructors and students perform tasks related to programming activities in a more efficient, efficacious and effective way through the LMSs.

The teaching and learning process of computer programming is a complex task which requires a lot of practice and creativity. Usually, there are numerous solutions to the same problem. Therefore, the student needs that his solutions are evaluated quickly for a faster and effective learning. To face these challenges, teachers and students can rely on resources from the evolution of Information and Communication Technology. Virtual learning environments and online judge systems are attractive alternatives used in this context. This work presents a unified approach to specify and check source code restrictions supported by a static analyzer. Although current tools are able to indicate if the program produced the expected output from a given input, not all are able to determine if the student used (or not) a given programming language construct, such as creating a function and using it in the program. Among those that are capable, there are problems that were solved in the approach proposed in this work, such as: ease of use, unified approach and degree of flexibility. In addition, this work presents an analysis of the database of The Huxley with the purpose of discovering the main restrictions of source code used by the teachers and attended by the students. This analysis was done based on data obtained from the use of the developed static analyzer and in conjunction with a survey applied to the teachers of introduction to programming with the purpose of knowing the main restrictions that would be used by them if they had a tool to specify and check restrictions. / O processo de ensino e aprendizagem da programação de computadores é uma tarefa complexa que requer bastante prática e criatividade. Geralmente há inúmeras soluções para um mesmo problema. Por isso, o aluno precisa que suas soluções sejam avaliadas rapidamente visando um aprendizado mais ágil e eficaz. Para enfrentar esses desafios, os professores e alunos podem contar com recursos provenientes da evolução da Tecnologia da Informação e Comunicação. Os ambientes de aprendizagem virtual e os sistemas de juiz on-line são alternativas atrativas utilizadas nesse contexto. Este trabalho apresenta uma abordagem unificada de especificação e checagem de restrições de código-fonte apoiada por um analisador estático. Apesar das ferramentas atuais serem capazes de indicar se o programa produziu a saída esperada a partir de uma entrada fornecida, nem todas são capazes de determinar se o aluno utilizou (ou não) determinada construção de linguagem de programação, como por exemplo criar uma função e utilizá-la no programa. Entre as que são capazes, existem problemas que foram sanados na abordagem proposta neste trabalho, como: facilidade de uso, abordagem unificada e grau de flexibilidade. Além disto, este trabalho conta com uma análise da base de dados do The Huxley com o objetivo de descobrir quais são as principais restrições de código-fonte utilizadas pelos professores e atendidas pelos alunos. Esta análise foi feita com os dados obtidos da aplicação do analisador estático de código-fonte desenvolvido e em conjunto com um survey aplicado aos professores de introdução à programação com o propósito de conhecer as principais restrições que seriam utilizadas por eles se possuíssem uma ferramenta de especificação e checagem de restrições. / São Cristóvão, SE

A avaliação de trabalhos práticos de programação é uma tarefa dispendiosa. Diversas ferramentas têm sido propostas e desenvolvidas a fim de automatizar as tarefas repetitivas realizadas pelos professores na avaliação de trabalhos práticos de programação e fornecer um feedback mais rápido e adequado aos alunos. No entanto, a adição de uma nova ferramenta aumenta a sobrecarga de novas informações e ambientes que os alunos têm que lidar. De forma análoga, a ferramenta de avaliação é mais um recurso que o professor tem de configurar, manter e ensinar os alunos a utilizar. Por este motivo, vários trabalhos vêm sendo conduzidos a fim de integrar ferramentas de avaliação para trabalhos de programação em sistemas de gestão da aprendizagem (Learning Management Systems LMSs). A integração de ferramentas em LMSs promove sua adoção em disciplinas de computação, uma vez que estarão em concordância com o LMS já familiar aos alunos e professores, dispensando a necessidade de adotar, aprender e gerenciar a submissão e correção de trabalhos em um outro ambiente. No entanto, tais trabalhos consistem apenas em modelos conceituais abstratos, não propõem uma integração com vários LMSs ou não tratam certas dificuldades específicas encontradas quando integrando ferramentas de avaliação. Nessa perspectiva, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento da arquitetura IMPACTLE, uma solução que permite a integração de diferentes ferramentas de avaliação para trabalhos de programação em vários LMSs. A ideia é que os alunos e professores possam acessar as funcionalidades das ferramentas por meio dos LMSs em que já estão habituados, sem a necessidade de aprender a utilizar e adotar uma nova ferramenta. Protótipos da arquitetura IMPACTLE foram instanciados e experimentos foram realizados envolvendo a utilização de diferentes ferramentas de avaliação por meio de LMSs. De modo geral, observou-se que a utilização da IMPACTLE possibilita que professores e alunos realizem as tarefas relacionadas às atividades de programação de forma mais eficiente, eficaz e efetiva por meio dos LMSs. / The assessment of programming assignments is a costly task. Several tools have been proposed and developed in order to automate the repetitive tasks performed by instructors in the assessment of programming assignments and provide a faster and more adequate feedback to students. However, adding a new tool increases the overload of new information and environments that students have to deal with. Similarly, the assessment tool is one more resource that the instructor has to configure, maintain and teach students to use, spending time and effort that could be used in other pedagogical activities. For this reason, several works have been conducted to integrate assessment tools for programming assignments in learning management systems (LMSs). The integration of assessment tools into LMSs promotes their adoption in computing courses, since they will be in agreement with the LMS already familiar to students and instructors, without the need to adopt, learn and manage the submission and correction of assignments in another environment. However, these works consist only of abstract conceptual models, do not propose integration with several LMSs, or do not address certain specific difficulties faced when integrating assessment tools. In this perspective, this work aims at the proposition of the IMPACTLE architecture, a solution that allows the integration of different assessment tools for programming assignments in LMSs. The idea is that students and teachers can access the features of the tools through the LMSs they are already used to, without the need to learn how to use and adopt a new tool. Architecture prototypes were instantiated and experiments were carried out involving the use of different assessment tools through LMSs. In general, we noticed that the use of IMPACTLE enables instructors and students perform tasks related to programming activities in a more efficient, efficacious and effective way through the LMSs.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2016-12-09T14:54:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoAprendizagemAbordagem.pdf: 2517984 bytes, checksum: 26cdc303b304bae9cf0c1ed59a31b85e (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2016-12-15T11:50:54Z (GMT) / Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2016-12-15T13:07:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoAprendizagemAbordagem.pdf: 2517984 bytes, checksum: 26cdc303b304bae9cf0c1ed59a31b85e (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2016-12-15T13:59:53Z (GMT) / Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2016-12-15T14:19:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoAprendizagemAbordagem.pdf: 2517984 bytes, checksum: 26cdc303b304bae9cf0c1ed59a31b85e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2016-12-15T16:38:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoAprendizagemAbordagem.pdf: 2517984 bytes, checksum: 26cdc303b304bae9cf0c1ed59a31b85e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-15T16:38:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoAprendizagemAbordagem.pdf: 2517984 bytes, checksum: 26cdc303b304bae9cf0c1ed59a31b85e (MD5) Previous issue date: 2007-05-18 / Nas últimas duas décadas, o crescimento nas áreas de Redes de Computadores e Inteligência Artificial - IA - favoreceu o avanço da pesquisa em outras áreas de conhecimento, entre elas a Educação. Nesta área, novas descobertas deslocaram as pesquisas das antigas teorias educacionais comportamentalistas para o construtivismo, levando a um melhor entendimento de como acontece a aprendizagem. Aprendizagem Significativa - AS - é uma das teorias construtivista em grande evidência atualmente e Mapa Conceitual - MC - é a sua ferramenta cognitiva principal. Adicionalmente, o amadurecimento da pesquisa da modalidade de Educação a Distância - EAD - permitiu aplicar o processo educacional em larga escala. Nesta tese investiga-se a avaliação automática inteligente da aprendizagem mediada por mapas conceituais. Trata-se de uma abordagem qualitativa, denominada de avaliação formativa, que está em conformidade com o modelo de Bloom, uma referência para os processos educacionais - ensino, aprendizagem e avaliação da aprendizagem. A proposta apresentada pretende ser uma alternativa de solução para uma importante questão na área da Educação: Como avaliar qualitativamente a aprendizagem respeitando os processos cognitivos idiossincráticos de cada estudante? A integração de mapas conceituais, ontologias de domínio e algoritmos genéticos possibilita um avanço no estado da arte de avaliação e acompanhamento automático da aprendizagem. Quebra-se o paradigma das avaliações apenas quantitativas, apresentando uma nova abordagem de acompanhamento gradual e contínuo das atividades do estudante. Nesta abordagem pode-se fazer o acompanhamento individual, respeitando a forma idiossincrática de aprender, e/ou de grupo de estudantes, sendo possível agrupá-los por características cognitivas específicas ou por grau de desenvolvimento. Esta tese inicia uma nova linha de pesquisa que pode ser sintetizada como “Avaliação automática qualitativa da aprendizagem centrada em Mapas Conceituais, fundamentada com técnicas de IA: ontologias e algoritmos genéticos”. Dentro dessa nova linha de pesquisa, a tese traz as seguintes contribuições: ² um protótipo de um ambiente para ensino, aprendizagem e avaliação da aprendizagem, fundamentado na Aprendizagem Significativa, incluindo um editor de mapas conceituais, um editor de ontologias e um módulo avaliador; ² uma proposta de uso de algoritmos genéticos e ontologias para avaliação/acompanhamento qualitativo da aprendizagem, permitindo: – acompanhamento individual passo a passo; – acompanhamento de grupos de estudantes; – comparações entre estudantes. As ontologias de domínio são geradas pelo professor usando um editor de ontologias que é disponibilizado no ambiente. Elas contêm o conhecimento estrutural que deve ser aprendido pelos estudantes antes que estes possam dominar outras formas de conhecimento. O algoritmo genético foi projetado para funcionar em dois modos distintos: i) gerando múltiplos MCs para comparar com o MC do estudante, permitindo uma avaliação da aprendizagem em qualquer estágio do andamento do curso; esta avaliação é relativa, centrada num determinado número de conceitos que representa uma estrutura parcial do domínio de conhecimento sendo estudado; e ii) gerando um MC ótimo de acordo com a ontologia gerada pelo professor para permitir uma avaliação completa da aprendizagem do domínio de conhecimento que foi estudado. O modelo proposto foi avaliado pela implementação de protótipos para a ferrramenta de avaliação. O algoritmo genético desenvolvido usa como espaço de busca as ontologias. Ele imita os processos cognitivos característicos da aprendizagem significativa e constrói MCs que possam ser comparados semanticamente com o do estudante. Sua função de adaptação representa uma forma medir distâncias no campo cognitivo, sendo a escala de medida dada por uma taxonomia que organiza dimensões semânticas e, dentro destas, frases de ligação. Esta taxonomia é usada pelo professor ao construir as ontologias e pelos estudantes ao construírem seus mapas conceituais. Os principais desafios que envolveram o desenvolvimento da pesquisa relatada nesta tese foram os seguintes: 1) determinação de um modelo adequado de ontologia de domínio que pudesse ser aplicado à avaliação da aprendizagem; 2) determinação de um método e uma escala de medida que se aplicasse ao domínio cognitivo; e 3) determinação de um mecanismo de busca na ontologia que fosse coerente com as teorias construtivistas da avaliação da aprendizagem. A pesquisa relatada neste trabalho pode avançar em função de novas funcionalidades ou de melhorias nas funcionalidades já implementadas. Algumas possibilidades foram sugeridas ao final da tese, sendo uma das principais a disponibilização do ambiente na Internet. Esta tese gerou 7 (sete) contribuições científicas, 1 (uma) em revista qualis A, 1 (uma) em revista qualis B, 2 (duas) em congressos internacionais e 3 (três) em congressos nacionais. Os resultados obtidos fazem avançar significativamente o que já foi conseguido até então no grupo de pesquisa AmAm/UFPA, em cujo contexto esta tese está inserida. / In the last two decades, the development of areas such as Computer Networks and Artificial Intelligence (AI) has favored the growth of other areas of knowledge, like Education. In this area, new discoveries have changed the focus of research from old behaviorist educational theories to constructivism, leading to a better understanding of how learning occurs. Meaningful Learning (ML) is a constructivist theory in evidence nowadays and the Concept Map (CM) is its main cognitive tool. Additionally, the recent developments on Distance Learning (DL) have made it possible to apply the educational process in a larger scale. In this thesis, automatic learning assessment mediated by concept maps is investigated. This is related to a qualitative approach, named as formative assessment, which is compliant with Bloom’s model, a reference for educational processes - teaching, learning, and learning assessment. The proposal presented in this thesis is seen as an alternative solution to an important issue in the area of Education: how to evaluate learning qualitatively, respecting each student’s cognitive processes? The integration of concept maps, domain ontologies, and genetic algorithms allows for advances in automatic learning assessment and assistance. The paradigm of mere quantitative assessment is broken, and a new approach to gradual and continuous assistance in learning is presented. Following this approach, it is possible to accompany students individually, respecting their idiosyncratic ways of learning, and also to group students based on specific cognitive characteristics or development degrees. This thesis begins a new research area, which can be synthesized as "Automatic qualitative assessment of learning centered in Concept Maps, based on AI techniques: ontologies and genetic algorithms". In this new research area, the thesis originated the following contributions: ² a prototype of an environment designed to aid teaching, learning, and learning assessment, founded upon Meaningful Learning, encompassing a concept map editor, an ontology editor, and an assessment module; ² A proposal concerning the use of genetic algorithms and ontologies in qualitative assessment/ assistance of learning, allowing for: – step-by-step individual assistance; – assistance to groups of students; – comparisons among students. Domain ontologies are generated by the teacher, who uses an ontology editor provided by the environment. They comprise the structural knowledge that must be learned by students before they can manage other forms of knowledge. The genetic algorithm was designed to run in two distinct modes: i) generating multiple CMs to compare with the student’s CM, allowing for learning assessment at any moment of the course; this assessment is relative, centered in a determined number of concepts which represent a partial structure of knowledge domain being studied.; and ii) generating an optimal CM according to the ontology created by the teacher, to permit a complete assessment of the learning of the knowledge domain which was studied. The proposed model was evaluated by the implementation of prototypes for the assessment tool. The genetic algorithm developed uses the ontologies as its search spaces. It emulates meaningful learning cognitive processes, and constructs CMs that can be semantically compared to that of the student. Its fitness function represents a way of measuring distances in the cognitive field, being the measurement unit given by a taxonomy that organizes semantic dimensions and, inside these, linking phrases. This taxonomy is used by teachers when they construct their ontologies, and by students when they construct their concept maps. The main challenges faced in the development of the research reported in this thesis were: 1) definition of a domain ontology model that could be applied to learning assessment; 2) definition of a method and a scale that could be applied to the cognitive domain; and 3) definition of a search mechanism in the ontology in accordance with constructivist theories of learning assessment. The research described in this thesis can be further developed with new functionalities or improvements in functionalities already implemented. Some possibilities are suggested in the end of the thesis, the main of which being the deployment of the environment in the Internet. This thesis has generated 7 (seven) scientific contributions, 1 (one) in a qualis A magazine, 1 (one) in a qualis B magazine, 2 (two) in international congresses, and 3(three) in national congresses. The results of this research advance what has already been attained by the AmAm/UFPA research group, in whose context this thesis is inserted.