In this dissertation, the object of research is the advanced generative learning objects (AGLOs), models and processes related to them. The objective of the research is to develop and to investigate the methods that enable to formalize the designing of advanced generative learning objects and using them in teaching/learning of informatics effectively. Scientific novelty: 1. AGLOs expand the informatics learning variability aspects (pedagogical, social, technological, and content). Based on those insights, it is possible to adapt and apply software engineering and computer science methods in the e-learning domain. 2. To our best knowledge, feature-based modelling in the informatics learning domain has been performed systematically for the first time. Such an approach evaluates the domain variability, aggregates and verifies the created models. 3. Formalization of the models at two levels (feature-based and executable specification) provides pre-conditions for automated tools design. 4. From the viewpoint of automatic educational content creation, AGLO extends the concept of reusability in e-learning. The specialized learning environments with integrated AGLO implement the visual transformation of a real task into its physical process, thus providing a high level of motivation and effective learning. / Darbe tiriami informatikos (programavimo) mokymuisi skirti išplėstiniai generatyviniai mokymosi objektai (IGMO) ir su jais susiję informaciniai specifikavimo/atvaizdavimo, transformavimo modeliai ir procesai. Darbo tikslas yra pateikti ir ištirti metodiką, įgalinančią formalizuoti išplėstinių generatyvinių mokymosi objektų kūrimą ir efektyvų jų naudojimą mokant informatikos (programavimo). Darbo mokslinis naujumas: 1. IGMO išplečia informatikos mokymosi sritį naujais aspektais (pedagoginiais, socialiniais, technologiniais, turinio), aprašomais terminu mokymosi variantiškumas. Tai įgalino pagrįstai adaptuoti ir naujai pritaikyti programų inžinerijos ir kompiuterijos principus ir metodus e.mokymosi sričiai. 2. Požymiais grįstas sisteminis informatikos (programavimo) mokymosi srities modeliavimas, mūsų žiniomis, atliktas pirmą kartą. Jis įvertina mokymosi variantiškumą ir agreguoja bei verifikuoja įvairialypius modelius. Tai sudaro prielaidas sistemingam IGMO kūrimui. 3. Modelių formalizavimas dviejuose lygmenyse (požymių modelių ir vykdomųjų specifikacijų) sudaro sąlygas automatizuotiems įrankiams kurti. 4. IGMO išplečia pakartotinio panaudojimo koncepciją e.mokymesi turinio automatinio kūrimo požiūriu. Sukurtos specializuotos heterogeninės mokymosi aplinkos, į kurias integruoti IGMO, įgyvendina realaus uždavinio vizualinę transformaciją į fizinį procesą bei užtikrina aukštą mokinių motyvaciją ir efektyvų mokymąsi.

Darbe tiriami informatikos (programavimo) mokymuisi skirti išplėstiniai generatyviniai mokymosi objektai (IGMO) ir su jais susiję informaciniai specifikavimo/atvaizdavimo, transformavimo modeliai ir procesai. Darbo tikslas yra pateikti ir ištirti metodiką, įgalinančią formalizuoti išplėstinių generatyvinių mokymosi objektų kūrimą ir efektyvų jų naudojimą mokant informatikos (programavimo). Darbo mokslinis naujumas: 1. IGMO išplečia informatikos mokymosi sritį naujais aspektais (pedagoginiais, socialiniais, technologiniais, turinio), aprašomais terminu mokymosi variantiškumas. Tai įgalino pagrįstai adaptuoti ir naujai pritaikyti programų inžinerijos ir kompiuterijos principus ir metodus e.mokymosi sričiai. 2. Požymiais grįstas sisteminis informatikos (programavimo) mokymosi srities modeliavimas, mūsų žiniomis, atliktas pirmą kartą. Jis įvertina mokymosi variantiškumą ir agreguoja bei verifikuoja įvairialypius modelius. Tai sudaro prielaidas sistemingam IGMO kūrimui. 3. Modelių formalizavimas dviejuose lygmenyse (požymių modelių ir vykdomųjų specifikacijų) sudaro sąlygas automatizuotiems įrankiams kurti. 4. IGMO išplečia pakartotinio panaudojimo koncepciją e.mokymesi turinio automatinio kūrimo požiūriu. Sukurtos specializuotos heterogeninės mokymosi aplinkos, į kurias integruoti IGMO, įgyvendina realaus uždavinio vizualinę transformaciją į fizinį procesą bei užtikrina aukštą mokinių motyvaciją ir efektyvų mokymąsi. / In this dissertation, the object of research is the advanced generative learning objects (AGLOs), models and processes related to them. The objective of the research is to develop and to investigate the methods that enable to formalize the designing of advanced generative learning objects and using them in teaching/learning of informatics effectively. Scientific novelty: 1. AGLOs expand the informatics learning variability aspects (pedagogical, social, technological, and content). Based on those insights, it is possible to adapt and apply software engineering and computer science methods in the e-learning domain. 2. To our best knowledge, feature-based modelling in the informatics learning domain has been performed systematically for the first time. Such an approach evaluates the domain variability, aggregates and verifies the created models. 3. Formalization of the models at two levels (feature-based and executable specification) provides pre-conditions for automated tools design. 4. From the viewpoint of automatic educational content creation, AGLO extends the concept of reusability in e-learning. The specialized learning environments with integrated AGLO implement the visual transformation of a real task into its physical process, thus providing a high level of motivation and effective learning.

As disciplinas de projeto requerem uma grande variedade de conhecimentos para sua realização. Para atender às necessidades didático-pedagógicas do ensino de projeto de produto, o processo de ensino-aprendizagem deve contar com material educacional capaz de fornecer ao aluno todas as informações necessárias para o seu desenvolvimento. A utilização de objetos de aprendizagem pode facilitar o processo de produção e entrega de materiais educacionais, assim como sua reutilização e recontextualização em diferentes cenários. Tal processo é possibilitado pelo atual estágio de desenvolvimento das Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs), que permitem fácil acesso a produtos e serviços a elas relacionados. As TICs, aliadas às teorias de design instrucional, proporcionam o surgimento de novas gerações de Ensino a Distância (EaD), que agregam conteúdos educacionais a serviços baseados na web. Tal combinação dá origem a uma modalidade híbrida de ensino, unindo ferramentas de ensino presencial e a distância (Blended Learning). Este trabalho propõe uma ferramenta para a elaboração e a disponibilização de objetos de aprendizagem generativos integrada ao sistema HyperCAL online (sistema de comunicação e distribuição de conteúdo, baseado na web, desenvolvido e utilizado pelo Departamento de Design e Expressão Gráfica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul — DEG-UFRGS). Desta forma, estes objetos podem ser reutilizados e recontextualizados para a elaboração de materiais educacionais. Nesta ferramenta, os objetos de aprendizagem generativos são estruturas construídas em XML, baseados no conceito learning design, funcionando como uma camada de interação entre os outros tipos de objeto de aprendizagem, organizando o conteúdo a ser disponibilizado. Para fins de validação da ferramenta criada, foi proposto um protótipo de unidade de aprendizagem de Projeto de Produto. Este protótipo teve como base um leaming design elaborado a partir de Padrões Pedagógicos levantados na fundamentação teórica do presente trabalho. Estes Padrões foram analisados, selecionados e organizados dentro de uma Linguagem de Padrões construída por um grupo de professores que atuam em disciplina do DEG-UFRGS, ligadas às linguagens e práticas de projeto, através das técnicas de cardsorting e grupo focal. / Design courses require a wide range of knowledge for its realization. To meet the needs of the didactic and pedagogical teaching of industrial design, the teaching-learning process must have educational material able to provide the student with all the information necessary for their development. The use of learning objects can facilitate the process of production and delivery of educational materials and their reuse and recontextualization in different scenarios. Such process is due to the current development stage of Information and Communication Technologies (ICTs), which allow easy access to products and services related to them. ICTs, combined with instructional design theories, lead to the emergence of new generations of distance learning, which add educational content to web based services. From this combination rises a hybrid mode of education, which combines tools for face-toface and distance learning (Blended Learning). This research proposes a tool for the development and provision of generative learning objects integrated into HyperCAL online (a web-based system of communication and content distribution, developed and used by the Departamento de Design e Expressão Gráfica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - DEG-UFRGS). Thus, these objects can be reused and recontextualized for the development of educational materials. In this tool, the generative learning objects are structures built on XML, based on the learning design concept, running as an interaction layer between the other types of learning object, organizing the content to be available. For the validation of the tool set, a prototype unit of learning of industrial design was proposed. This prototype was based on a learning design made upon pedagogical patterns raised in the theoretical foundation of this work. These patterns were analyzed, selected and arranged in a pattern language, built by a group of teachers who work in the disciplines of the DEG-UFRGS linked to the industrial design activity, through the card sorting and focus group techniques.

As disciplinas de projeto requerem uma grande variedade de conhecimentos para sua realização. Para atender às necessidades didático-pedagógicas do ensino de projeto de produto, o processo de ensino-aprendizagem deve contar com material educacional capaz de fornecer ao aluno todas as informações necessárias para o seu desenvolvimento. A utilização de objetos de aprendizagem pode facilitar o processo de produção e entrega de materiais educacionais, assim como sua reutilização e recontextualização em diferentes cenários. Tal processo é possibilitado pelo atual estágio de desenvolvimento das Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs), que permitem fácil acesso a produtos e serviços a elas relacionados. As TICs, aliadas às teorias de design instrucional, proporcionam o surgimento de novas gerações de Ensino a Distância (EaD), que agregam conteúdos educacionais a serviços baseados na web. Tal combinação dá origem a uma modalidade híbrida de ensino, unindo ferramentas de ensino presencial e a distância (Blended Learning). Este trabalho propõe uma ferramenta para a elaboração e a disponibilização de objetos de aprendizagem generativos integrada ao sistema HyperCAL online (sistema de comunicação e distribuição de conteúdo, baseado na web, desenvolvido e utilizado pelo Departamento de Design e Expressão Gráfica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul — DEG-UFRGS). Desta forma, estes objetos podem ser reutilizados e recontextualizados para a elaboração de materiais educacionais. Nesta ferramenta, os objetos de aprendizagem generativos são estruturas construídas em XML, baseados no conceito learning design, funcionando como uma camada de interação entre os outros tipos de objeto de aprendizagem, organizando o conteúdo a ser disponibilizado. Para fins de validação da ferramenta criada, foi proposto um protótipo de unidade de aprendizagem de Projeto de Produto. Este protótipo teve como base um leaming design elaborado a partir de Padrões Pedagógicos levantados na fundamentação teórica do presente trabalho. Estes Padrões foram analisados, selecionados e organizados dentro de uma Linguagem de Padrões construída por um grupo de professores que atuam em disciplina do DEG-UFRGS, ligadas às linguagens e práticas de projeto, através das técnicas de cardsorting e grupo focal. / Design courses require a wide range of knowledge for its realization. To meet the needs of the didactic and pedagogical teaching of industrial design, the teaching-learning process must have educational material able to provide the student with all the information necessary for their development. The use of learning objects can facilitate the process of production and delivery of educational materials and their reuse and recontextualization in different scenarios. Such process is due to the current development stage of Information and Communication Technologies (ICTs), which allow easy access to products and services related to them. ICTs, combined with instructional design theories, lead to the emergence of new generations of distance learning, which add educational content to web based services. From this combination rises a hybrid mode of education, which combines tools for face-toface and distance learning (Blended Learning). This research proposes a tool for the development and provision of generative learning objects integrated into HyperCAL online (a web-based system of communication and content distribution, developed and used by the Departamento de Design e Expressão Gráfica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - DEG-UFRGS). Thus, these objects can be reused and recontextualized for the development of educational materials. In this tool, the generative learning objects are structures built on XML, based on the learning design concept, running as an interaction layer between the other types of learning object, organizing the content to be available. For the validation of the tool set, a prototype unit of learning of industrial design was proposed. This prototype was based on a learning design made upon pedagogical patterns raised in the theoretical foundation of this work. These patterns were analyzed, selected and arranged in a pattern language, built by a group of teachers who work in the disciplines of the DEG-UFRGS linked to the industrial design activity, through the card sorting and focus group techniques.

As disciplinas de projeto requerem uma grande variedade de conhecimentos para sua realização. Para atender às necessidades didático-pedagógicas do ensino de projeto de produto, o processo de ensino-aprendizagem deve contar com material educacional capaz de fornecer ao aluno todas as informações necessárias para o seu desenvolvimento. A utilização de objetos de aprendizagem pode facilitar o processo de produção e entrega de materiais educacionais, assim como sua reutilização e recontextualização em diferentes cenários. Tal processo é possibilitado pelo atual estágio de desenvolvimento das Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs), que permitem fácil acesso a produtos e serviços a elas relacionados. As TICs, aliadas às teorias de design instrucional, proporcionam o surgimento de novas gerações de Ensino a Distância (EaD), que agregam conteúdos educacionais a serviços baseados na web. Tal combinação dá origem a uma modalidade híbrida de ensino, unindo ferramentas de ensino presencial e a distância (Blended Learning). Este trabalho propõe uma ferramenta para a elaboração e a disponibilização de objetos de aprendizagem generativos integrada ao sistema HyperCAL online (sistema de comunicação e distribuição de conteúdo, baseado na web, desenvolvido e utilizado pelo Departamento de Design e Expressão Gráfica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul — DEG-UFRGS). Desta forma, estes objetos podem ser reutilizados e recontextualizados para a elaboração de materiais educacionais. Nesta ferramenta, os objetos de aprendizagem generativos são estruturas construídas em XML, baseados no conceito learning design, funcionando como uma camada de interação entre os outros tipos de objeto de aprendizagem, organizando o conteúdo a ser disponibilizado. Para fins de validação da ferramenta criada, foi proposto um protótipo de unidade de aprendizagem de Projeto de Produto. Este protótipo teve como base um leaming design elaborado a partir de Padrões Pedagógicos levantados na fundamentação teórica do presente trabalho. Estes Padrões foram analisados, selecionados e organizados dentro de uma Linguagem de Padrões construída por um grupo de professores que atuam em disciplina do DEG-UFRGS, ligadas às linguagens e práticas de projeto, através das técnicas de cardsorting e grupo focal. / Design courses require a wide range of knowledge for its realization. To meet the needs of the didactic and pedagogical teaching of industrial design, the teaching-learning process must have educational material able to provide the student with all the information necessary for their development. The use of learning objects can facilitate the process of production and delivery of educational materials and their reuse and recontextualization in different scenarios. Such process is due to the current development stage of Information and Communication Technologies (ICTs), which allow easy access to products and services related to them. ICTs, combined with instructional design theories, lead to the emergence of new generations of distance learning, which add educational content to web based services. From this combination rises a hybrid mode of education, which combines tools for face-toface and distance learning (Blended Learning). This research proposes a tool for the development and provision of generative learning objects integrated into HyperCAL online (a web-based system of communication and content distribution, developed and used by the Departamento de Design e Expressão Gráfica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - DEG-UFRGS). Thus, these objects can be reused and recontextualized for the development of educational materials. In this tool, the generative learning objects are structures built on XML, based on the learning design concept, running as an interaction layer between the other types of learning object, organizing the content to be available. For the validation of the tool set, a prototype unit of learning of industrial design was proposed. This prototype was based on a learning design made upon pedagogical patterns raised in the theoretical foundation of this work. These patterns were analyzed, selected and arranged in a pattern language, built by a group of teachers who work in the disciplines of the DEG-UFRGS linked to the industrial design activity, through the card sorting and focus group techniques.