A expansão das tecnologias de comunicação e informação apoiadas pela internet trazem benefícios crescentes à sociedade. As redes sociais geolocalizadas, televisores que fazem uso da internet e avançados telefones celulares ganham popularidade em conjunto ao aumento da disponibilidade de acesso à internet. A utilização de tais meios para o compartilhamento de informações possibilita a construção de ambientes ricos em informação e conhecimento. Incorporar tais benefícios a ambientes educacionais, propondo métodos que façam uso da riqueza de informações inerentes a tais domínios, provendo a sugestão de conteúdos educacionais é o foco do presente trabalho. Para isto, é apresentado o arcabouço teórico das áreas de Sistemas de Recomendação, Ontologias, Metadados Educacionais e Web Semântica. Revisar os conceitos e o estado da arte de tais áreas conduz a uma análise crítica das mesmas, bem como, ao conjunto de práticas para a descrição de ontologias, que atuem como núcleo de conhecimento, para aplicações educacionais voltadas a recomendação de objetos de aprendizagem. Em conjunto, é também apresentada uma alternativa para que os desenvolvedores de sistemas educacionais possam repensar a maneira como estes estão sendo desenvolvidos, abrindo possibilidades para a agregação de serviços baseados na web semântica que facilitem integrações, filtros e compartilhamentos de informações. Os resultados obtidos através do método de representação de conhecimento que foi proposto neste trabalho, prevê a descrição de objetos de aprendizagem, perfis de usuários, como indivíduos de ontologias, bem como, perfis de aplicação que possibilitam raciocínio lógico visando auxiliar a sistemas de recomendação, e também uma proposta para a migração dos atuais repositórios de conteúdos educacionais para repositórios compatíveis com triplas, também compõe o presente trabalho. / It is a fact that the expansion of the communication and information technologies supported by the Internet brought growing benefits to the society. Geo-localized social networks, televisions that make use of the Internet and smartphones became popular with the wide spread of the Internet access. Information sharing among those devices took information and knowledge sharing at a new level. Incorporate such benefits to educational environments, especially when dealing with content suggestion it is the main focus of this work. To cope with this, we present a theoretical study over the areas of recommender systems, ontologies, educational metadata and semantic web. The study of such concepts and their following state of the art lead to a critical analyses, as also, to a set of practices to describe ontologies that can act as the knowledge core of learning object recommendation. Parallel to that, it is also presented an alternative for educational systems designers to reconsider the way that they are being developed, allowing the connection of a network of services, based on semantic web techniques, to provide knowledge filtering and sharing. The results present a set of practices that allow the description of learning objects and user profiles as ontology individuals, practices to build application profiles that allow reasoning over them, as also an alternative to migrate the current learning object repositories to a triple store.

O uso da Internet como ferramenta de ensino tem se tornado cada vez mais freqüente. A recente popularização da Internet vem permitindo o desenvolvimento de ambientes de ensino-aprendizagem baseados na Web. Os principais recursos explorados para fins educacionais são hipertexto e hipermídia, que proporcionam uma grande gama de elementos para o instrutor que pretende utilizar a WWW. Este trabalho está inserido no desenvolvimento do ambiente AdaptWeb (Ambiente de Ensino e Aprendizagem Adaptativo para a Web), que visa o desenvolvimento de um ambiente de educação a distância. A arquitetura do ambiente é composta por quatro módulos entre eles o módulo de Armazenamento de dados que armazena todos os dados provenientes da fase de Autoria utilizando XML (Extensible Markup Language). Na etapa de Autoria é feita a inserção de todos os dados relativos a disciplina que deseja disponibilizar, estes dados serão armazenados temporariamente em uma representação matricial em memória. A entrada de dados do módulo de Armazenamento de Dados é esta representação matricial que serve então como base para a geração dos arquivos XML, que são utilizados nas demais etapas do ambiente. Para a validação dos arquivos XML foram desenvolvidas DTD (Document Type Definition) e também foi implementado um analisador de documentos XML, utilizando a API (Application Programming Interface) DOM (Document Object Model), para efetuar a validação sintática destes documentos. Para conversão da representação matricial em memória foi especificado e implementado um algoritmo que funciona em conformidade com as DTD especificadas e com a sintaxe da linguagem XML.

Uma das características mais importantes em Sistemas de Ensino via Web é a tarefa Avaliação. Algumas de suas funções são verificar o quão e quanto o aluno aprendeu e fornecer feedback para o aluno e professor. Neste contexto, este trabalho apresenta EASy, sistema de geração automática de avaliações via Web, proposto para ser integrado ao XHA, ambiente de ensino via Web baseado em Autômatos Finitos com Saída. EASy aplica o mesmo modelo estrutural do XHA, capitalizando as vantagens apresentadas neste modelo para Avaliações. O foco principal deste sistema está na autoria de questões, visando geração automática de Avaliações a partir de metadados configuráveis. Este sistema contempla também os aspectos pedagógicos da avaliação, recursos adaptativos e feedback. Este trabalho tem como propósito apresentar melhorias no processo avaliativo através de um sistema flexível, visando a disponibilidade via Web, onde o acesso do sistema independe da localização por parte do professor. Assim, propõe-se um processo de autoria que possibilite a redução do esforço gasto pelo professor na implementação das questões e na geração dos instrumentos de avaliação. O EASy apresenta também a geração de relatórios detalhados sobre os resultados das avaliações realizadas pelos alunos, possibilitando que o professor empregue mais tempo no acompanhamento do desempenho dos alunos nas avaliações. / The Evaluation task is one of the most important characteristics of a Web learning environment. Verifying how much the student has learned and supplying feedback to the student and to the teacher are some of its functions. In this context, this work presents EASy, a Web-based system for students evaluation, which is designed to be integrated into the existing XHA system, a Web education environment based on Finite Automata with Output. EASy is based on XHA’s structural model, optimizing the advantages presented in this model for Evaluations. This system’s main focus is question authoring, and automatic generation of evaluations from configurable sets of questions metadata. This system also contemplates the pedagogical aspects of the evaluation, adaptive resources and feedback. This work intends to present improvements in the evaluation process by a flexible system, available over the Web, where the access of the teacher to the system is independent of geographical positions. Then we consider an authorship process that makes possible the reduction of efforts by the teacher in the implementation of evaluations questions and generation of the evaluation instruments. The EASy also presents the generation of detailed reports about the results of the evaluations carried through by students, making possible that the teacher may have useful time monitoring the performance of the students in the evaluations.

A Educação Ubíqua, tema de pesquisa desta tese, tem como objetivo relacionar os aprendizes com o ambiente em seu entorno, formando uma rede virtual e real de pessoas, objetos e situações, auxiliando para uma aprendizagem contínua, contextualizada e significativa. A consciência do contexto do aprendiz constitui-se do elemento fundamental neste tipo de educação. A partir das pesquisas realizadas, concluiu-se que, atualmente, os ambientes virtuais de suporte à Educação Ubíqua possuem um contexto de atuação específico ou localizado, além de um ambiente computacional próprio. Desta forma, o problema de pesquisa desta tese consiste em identificar os elementos básicos necessários para auxiliar uma aprendizagem independente de lugar, de tempo, do contexto em que ela ocorre e do ambiente computacional de suporte. A partir desses aspectos, esta tese aborda a hipótese de que o desenvolvimento de um ambiente educacional ubíquo deve ser apoiado por mecanismos computacionais pró-ativos, providos por um ambiente de suporte à ubiqüidade, que possibilite perceber o contexto do aprendiz e o uso de diversas tecnologias de acesso. Cabe ao ambiente educacional adaptar os recursos disponíveis, levando em consideração a dinamicidade com que eles se alteram, de forma contínua e transparente, criando um ambiente propício para a aprendizagem. Desta forma, este trabalho propõe um modelo de Educação Ubíqua orientado à consciência do contexto do aprendiz denominado GlobalEdu. Neste, o aprendiz tem a possibilidade de aprender de forma contínua e integrada com o seu contexto. O GlobalEdu provê uma organização em camadas. A camada de Aplicação é representada por um Agente Pedagógico, cujo objetivo é auxiliar a interação do aprendiz no ambiente. A camada de Sistema consitui-se de um conjunto de módulos Educacionais e de Suporte, necessários para auxiliar no processo educacional do aprendiz no ambiente, manipulando o contexto do aprendiz, seu perfil e seus conteúdos, além de elementos que auxiliem a execução do agente e dos recursos que ele manipula. As principais contribuições dessa tese consistem em aprofundar os aspectos referentes à consciência do contexto do aprendiz, bem como a proposta e desenvolvimento do modelo e sua integração com ambientes de suporte à Computação Ubíqua. Além disso, a partir de uma ontologia para representação de contexto, o modelo permite o mapeamento de contextos diversos. A partir da avaliação do sistema, identificou-se a importância do ambiente educacional preocupar-se com os processos educacionais, enquanto o ambiente computacional suporta os elementos necessários para prover à consciência do contexto e os demais aspectos relacionados à ubiqüidade. / This research is about Ubiquitous Learning. The idea of ubiquitous learning is to create a network of devices, people and situation that allows learning experiences to play out. The learner’s context-aware is a fundamental element of this type of education. Thus, the ubiquitous learning environment supports omnipresense processes, learner autonomy and integration with learner’s surrounding environment. The current related works are oriented for specific contexts. We are investigating what subset of functionality is required for to provide learning can occur anywhere, anytime, with continued computing support and no-specific computational environment. Our hypothesis is that it is possible to develop ubiquitous learning environment using ubiquitous computing support, because this type of computing can provide the context aware characteristics and support several access technologies. With this, the learning environment provides continuous learning resources, creating a propitious environment for the learning. This work proposes a ubiquitous learning model addressed to learner’s context-aware called GlobalEdu. This model supports learning on ubiquitous computing environments. It is composed by Pedagogical Agent, Educational Services and Support Services. The Pedagogical Agent is an agent that runs in the device that the learner is using, assisting the educational process in the ubiquitous environment. It contains an interface to the Educational Services and provides a ubiquitous vision through ubiquitous environment. The Educational Services and Support Services provide the support to agent execution in the ubiquitous environment, through identification and adaptation of resources in agreement with the learner’s profile and learner’s context. The main contributions of this work are concentrated in the surrounding context of the learner. An ontology for context representation was proposed. Moreover, it was proposed a ubiquitous learning model and its integration with a ubiquitous environment. We concluded that the integration of learning environment and ubiquitous environment is important. The ubiquitous environment supports context information and others ubiquitous aspects while the learning environment is dedicated to the educational process.

Esta dissertação de mestrado está inserida no trabalho desenvolvido pelo grupo de pesquisa GIA/UFRGS e situa-se na área de Inteligência Artificial aplicada à Educação à Distância apresentando uma arquitetura distribuída no desenvolvimento de Ambientes de Ensino Inteligentes. A Web facilita aos alunos encontrarem informações relevantes ao estudo que estão fazendo. Outra vantagem do ensino na Web é o indivíduo ser sabedor da existência da informação e de onde ela se localiza para que no momento adequado a acesse. Porém, o progresso que se poderá ter na área de informática aplicada à educação dependerá da adequação e qualidade do software educacional a ser utilizado. Por isso, temos que ter software de ensino inteligentes, que possam trazer esta qualidade e adequação conforme o aluno que está tentando adquirir um certo conhecimento. O objetivo principal do presente trabalho se propõe a estudar as diferentes técnicas e mecanismos de se construir um modelo do aluno adaptativo na Web, aplicáveis em um cenário de educação à distância, a partir de um ambiente distribuído de ensino-aprendizagem inteligente baseado em uma arquitetura multiagentes que contempla o paradigma de ensino cooperativo (uma sociedade de agentes humanos e artificiais, que cooperam para alcançar um objetivo comum). Além disso, o trabalho propõe o uso de estratégias de ensino segundo regras estipuladas pelo especialista. O agente responsável por este controle observa as modificações do comportamento do aprendiz durante a sua interação no ambiente, e seleciona uma estratégia de acordo com o desempenho do aprendiz. / This master’s degree dissertation was developed within the research group GIA/UFRGS, and is located in the field of Artificial Intelligence applied to distance learning, presenting a distributed architecture to develop intelligent teaching environments. The Web make easier for students to find important information for the study hey are performing. Another advantage of learning on the Web is that one knows the information exist and where they are located in order to access it at the right moment. However, the advances in the area of learning applied computing will depend of the adaptation and quality of the educational software used. Thus, we need intelligent teaching software, which can bring us this quality and adaptation according to the student that is trying to acquire some knowledge. The main goal of this work is to propose to study the different techniques and mechanisms for building an adaptive student model on the Web, that are applicable in a distance learning scenario, from an intelligent teaching-learning distributed environment based in a multi-agent architecture that contemplate the cooperative teaching paradigm (a society of human and artificial agent, which cooperate to reach a common goal). In addition, this work proposes the use of teaching strategies according to rules given by the specialist. The agent responsible for this control observes the apprentice behavioral changes during his interaction with the environment and selects a strategy according to the apprentice performance.

O desenvolvimento de sistemas de ensino a distância (EaD) adaptativos vêm sendo o alvo de pesquisa nos últimos anos, porém uma das carências mais importantes é que estes sistemas não possuem dados suficientes que descrevam o aluno, de modo a realizar a adaptação adequada. Uma das grandes dificuldades no processo é a aquisição desses dados. Normalmente para a realização de um curso em um sistema de EaD na Web, o aluno, entre outras atividades, deve cadastrar-se no sistema e informar seus dados pessoais. Alguns sistemas possuem mecanismos para descoberta das preferências do aluno, seu estilo de aprendizagem ou estilo cognitivo, visando oferecer um ensino personalizado. Porém, se este mesmo aluno se matricular em outro curso que utilize outro sistema de EaD na Web, todas essas informações não são repassadas de um sistema para o outro e acabam sendo informadas ou descobertas novamente. Portanto, os sistemas não colaboram entre si no sentido de tornar as informações sobre os alunos mais completas. Quanto mais variada for a informação que os sistemas tiverem sobre os alunos, o modelo do aluno em cada sistema estará mais completo e, conseqüentemente, a adaptabilidade do conteúdo ao seu perfil, mais eficiente. O objetivo principal desta tese é solucionar a problemática associada ao gerenciamento de dados contidos no modelo de aluno quando compartilhadas entre vários ambientes de ensino a distância (EaD). Como solução, esta tese propõe o modelo LPEM (Learner Profile Exchange Model) que define as estratégias que regem o compartilhamento de dados de modelos de aluno entre diversos sistemas. O diferencial do modelo está no uso de uma ontologia (OntoLearner), baseada em padrões, para a troca de dados. A especificação da ontologia OntoLearner também consiste em uma contribuição da tese, e pode ser utilizada no contexto de qualquer sistema desse mesmo domínio. Um subconjunto relativo as principais funcionalidades do modelo foi implementado, para isso também foi definida nesta tese a especificação física do modelo, que oferece as funcionalidades do modelo na forma de Web services. Uma arquitetura orientada a serviços também é descrita na tese e serve de referencia para implementação do modelo LPEM. O protótipo serviu de indicativo para comprovar que a solução proposta é possível de ser implementada, gerando os resultados esperados quanto ao compartilhamento dos dados. / The development of adaptive systems has been the target of some research works over the last years. However, an important lack to be considered is that these systems do not have enough information about the student in order to provide an adequate adaptation. One of the most important drawbacks for this lack is the difficulty of acquiring such information. New learners of an e-learning system are normally required to update their personal information before proceeding in one of the offered courses. Some systems are able to adapt its course content presentation using some techniques that discover the learner’s preferences, level of previous knowledge, and cognitive style. However, this important information about learners is not shared among different e-learning systems. This forces the learner to fill cumbersome forms in each new system, and also forces each new systems to analyze and process new learner’s behavioral information. By consequence, current systems do not collaborate with each other in order to enrich the information related to users of different e-learning systems. Considering these problems, the main objective of this thesis is to address the problem of data management within the learner’s model when data are shared among different e-learning systems. In this thesis we propose the LPEM (Learner Profile Exchange Model) model, which defines the strategies to share the learner’s data model among the different systems. The main contribution of the proposed model is the use of an ontology, named OntoLearner, which is based on standards for data exchange. The ontology OntoLerarner is a contribution as well, since it has been developed for LPEM but can be used by any other system in this domain. A subset of the main functionalities of the proposed model was implemented. For that purpose, the physical model was defined in order to provide a functionalities model for Web Services. The prototype shows that the proposed solution can be implemented, generating the results expected for data sharing.

A área de pesquisa em Informática na Educação tem evoluído com a introdução da Internet e milhares de cursos baseados na Web que surgiram nos últimos anos. Entretanto, estas novas aplicações educacionais são, em muitos casos, desenvolvidas como um repositório estático de conteúdo, sem aproveitar adequadamente as características dinâmicas e de adaptabilidade que o ambiente Web propicia. Este fato ocasiona sérios problemas de usabilidade: - Problemas de orientação: uma página apresenta constantemente o mesmo conteúdo e os mesmos links, não levando em conta quais páginas são mais importantes para o aluno, dificultando a busca de informações de seu interesse. Nossa premissa é que alunos com diferentes metas e conhecimentos podem estar interessados em diferentes porções da informação apresentada em uma página hipermídia e podem utilizar diferentes links para a navegação entre as páginas. - Problemas de caminho: a navegação por caminhos totalmente livres pode ocasionar problemas de compreensão de localização. Nossa premissa é que muitas vezes é aconselhável uma determinada ordenação para percorrer um conjunto de conhecimentos, o qual é construído aos poucos, tornando-se pré-requisito para posteriores conhecimentos. No entanto, reconhecemos que a navegação arbitrária e livre não pode ser de todo abolida. Estes problemas são críticos para ambientes de educação a distância (EAD) baseados na Web. Sistemas Hipermídia Adaptativos (SHA), são sistemas que refletem algumas características dos alunos no modelo do usuário e aplicam este modelo para adaptar vários aspectos visíveis do sistema. SHA tentam superar estes problemas adaptando o conteúdo (informação) e a navegação (links) a serem apresentados para o usuário. O AdaptWeb (Ambiente de Ensino-aprendizagem Adaptativo na Web) é um sistema hipermídia adaptativo de educação a distância baseado na Web que tem como finalidade adaptar o conteúdo, a apresentação e a navegação de acordo com o modelo do usuário. O módulo de interface adaptativa descrito neste trabalho é parte integrante deste projeto e têm como finalidade adaptar a navegação do aluno de acordo com suas características descritas no modelo do usuário, além de adaptar a apresentação da interface juntamente com o módulo de adaptação de conteúdo. / The research in Computer Science and Education has evolved with the introduction of the Internet and thousand of courses based on the Web that had appeared in recent years. However, these new educational applications are, in many cases, developed as a static repository of content, without using to advantage the dynamic characteristics adequately and of adaptability that the Web environment propitiates. This fact causes serious usability problems: - Orientation problems: a page constantly presents the same content and set of links, don’t taking in account which pages are more important for the student, making the search of information of his interest a very difficult task. Our premise is that students with different goals and knowledge can be interested in different portions of the information presented in a hypermedia page and they can use different links for the navigation between the pages. - Navigation problems: the navigation for totally open ways can cause problems of localization understanding. Our premise is that many times is advisable determined ordinance to cover a set of knowledge, which is constructed gradually, becoming prerequisite for posterior knowledge. However, we recognize that arbitrary and open navigation cannot of all be abolished. These problems are critical for e-learning system. Adaptive Hypermedia System (AHS) are systems that reflect some characteristics of the students in the user's model and apply this model to adapt some visible aspects of the system. AHS try to surpass these problems adapting their content (information) and their navigation (links) to be presented for the user. The AdaptWeb Environment (Adaptive Web-based learning Environment) is an adaptive e-learning system that has as purpose to adapt the content, the presentation and the navigation in accordance with the user’s model. The adaptive interface module described in this work is integrant part of the AdaptWeb project and has as purpose to adapt the student's navigation in accordance with his described characteristics in the user's model, besides together adapting the presentation of the interface with the content adaptation module.

Este trabalho tem como objetivo avaliar as ferramentas Algebrax, Graphmath, Gnuplot, Limits, Derivative e Maple V, sob o ponto de vista do ensino, partindo do pressuposto que eles auxiliam no aprendizado de disciplinas matemáticas de terceiro grau e possibilitam para professor e aluno a sua aplicação aos conceitos matemáticos. O resultado atingido com o trabalho foi a construção de uma metodologia para avaliar software no ensino de calculo. Essa metodologia pode ser estendida para outras disciplinas matemáticas, bastando para isso que os mesmos critérios usados sejam adaptados ao conteúdo dessas disciplinas. A partir daí, faz-se uma avaliação dos sistemas selecionados e, por consequência, do use desta tecnologia voltada ao ensino. / The goal of this work is to analyze the software Algebrax, Graphmath, Gnuplot, Limits, Derivative, and Maple V, from the teaching point of view, since these software could help in the mathematical learnin g process during undergraduate studies. It is wellknown that these tools represent a valuable aid to the application of mathematical concepts by teachers and students. The contribution of this work is the definition of an evaluation methodology of software tools in calculus teachin g. This methodology can be extended to other math disciplines by adapting the same criteria to contents of these discipline. Selected software are evaluated as well as the usage of techlogies in the teaching process.

Os surdos possuem a capacidade de utilizar a língua oral para se comunicar limitada e por isso tem como língua materna as línguas gestuais. Isso dificulta a utilização, de maneira satisfatória, dos serviços básicos, bem como a inserção na sociedade ouvinte, que é composta pela maioria da população. Devido ao fato desta língua ser gestual, é viável afirmar que se pode simular seus sinais através de animação de humanos virtuais, sem perder a percepção correta do significado do mesmo (que palavra o sinal representa). O presente trabalho descreve uma técnica de animação aplicada em LIBRAS. A idéia principal é, baseado na descrição da animação de um determinado sinal, executar seu movimento de forma mais, ou menos ampla para que se consiga aproveitar o espaço disponível para a gesticulação, sem entretanto perder o significado do sinal. A animação computacional de um sinal deve o mais próximo possível do real, ou seja, seu significado deve ser facilmente entendido e sua execução deve ser natural (suave e contínua). Para isso os sinais devem ser definidos de acordo com as limitações de movimentação das articulações humanas, bem como ao campo de visão do receptor. Além disso alguns parâmetros devem ser analisados e definidos: velocidade do movimento, tempo e amplitude dos sinais. Outro aspecto importante a ser tratado é o espaço que é disponível para a execução do sinal: dependendo do espaço, o sinal deve ser animado de forma a se adequar a ele. A implementação da técnica resultou em um sistema de animação para LIBRAS composto por três módulos: • um modelador do humano virtual, de forma que as articulações e DOFs deste sejam anatomicamente coerentes com a realidade; • um gerador de gestos, o qual é responsável pela transformação dos parâmetros como velocidade, tempo de execução do gesto, configuração das juntas, em um arquivo que descreve a animação da pose. Cabe ressaltar que as palavras em LIBRAS são conhecidas como sinais. Já um sinal é composto por um ou vários gestos e estes são compostos por poses; • um animador, o qual é responsável por gerar a animação de um sinal previamente criado, adequando (se necessário) a amplitude deste sinal ao espaço disponível para a execução do mesmo. O sistema criado foi submetido a testes para que a técnica fosse validada. O que se buscou com os testes foi verificar se os sinais gerados eram passíveis de entendimento, ou seja, se a animação gerada representava determinada palavra. Todos os aspectos acima mencionados são apresentados e analisados em detalhes. / Deaf people have a limited capacity of using oral language to communicate. Because of this, they use gestural languages as their native language. This makes it especially difficult for them to make use of basic services in a satisfactory way and to properly integrate the hearing world, to which the majority of the population belongs. Due to the fact that this language is only gestural, it is possible to say that the signs it comprises of can be simulated with the animation of virtual humans without losing the correct perception of their inherent meanings (what words they represent). This work describes a technique of animation for LIBRAS. The main idea is to take the movement of a sign from a description of its animation and execute it in a more or less wide manner in order to better use the available space for gesticulation without losing the meaning. The computer animation of a sign must be as close to the real gesture as possible. Its meaning must be easily understood and its execution must be natural (smooth and continuous). For that, the signs must be defined in accordance with the movement limitations imposed by the human joints, and the field of view of the receiver. Besides that, some relevant parameters must be analyzed and defined: speed of the movement, time and amplitude of the signs. Another important aspect to be addressed is the space that is available for the execution of the sign: depending on the area, the sign must be animated in a manner that makes it properly fit in it. The implementation of the technique resulted in a animation system for LIBRAS, that consists of three modules: • a virtual human modeler, so that the joints and DOFs are anatomically consistent with reality; • a gesture generator, which is responsible for the processing of parameters such as speed, time of execution of the gesture, joint configuration, in a file that describes the animation of the pose. It is worth emphasizing that the words in LIBRAS are known as signs. Already a sign is composed of one or more gestures and they are composed of poses; • an animator, which is responsible for generating the animation of a previously created sign, fitting (if necessary) the sign amplitude to the space available for its animation. The generated system has been submitted for tests in order to validate the technique. The goal of the tests was to check whether the generated signs were understandable - if the generated animation represented a certain word. All aspects above are presented and analyzed in detail.

A aprendizagem assistida por computador, conhecida mais amplamente com o nome genérico de e-learning, converteu-se numa poderosa ferramenta com amplas potencialidades dentro do campo educativo. Mesmo assim, uma das maiores críticas que esta recebe é que na maioria dos casos os cursos que são implementados seguem um enfoque “one size fits all”, isto é, que todos os alunos recebem exatamente o mesmo conteúdo e da mesma maneira desconhecendo suas necessidades particulares. Esta falha radica não só na falta de interação direita entre aluno e tutor, senão também na falta de um desenho instrucional apropriado que considere alguns dos diversos enfoques disponíveis hoje em dia. Existem diversos enfoques que procuram solucionar este problema e adaptar o processo de ensino os estudantes. Pode-se dizer que na vanguarda de estes enfoques encontram-se os Sistemas Educacionais Inteligentes Adaptativos, os quais combinam as funcionalidades de dois enfoques: os Sistemas Hipermídia Educacionais Adaptativos y os Sistemas Tutoriais Inteligentes. Embora, logo de uma extensa revisão bibliográfica, se encontrou que existe ainda um inconveniente importante com este tipo de sistemas e em particular com seus modelos de referência: ou são demasiado simples, incluindo somente umas poucas funcionalidades; ou são demasiado complexos, o que dificulta seu desenho e implementação. Considerando este panorama, o objetivo principal de esta tese foi a definição de um modelo de referência intentando alcançar esse equilíbrio esquivo, de tal maneira que permita o desenho de cursos que se adaptem de una maneira efetiva e inteligente ao progresso e características de cada estudante, mas sem ser demasiado complexo. Outra propriedade importante desse modelo és que integra o uso de Objetos de Aprendizagem, promovendo assim a flexibilidade e a usabilidade. Para alcançar este objetivo geral, três sub modelos foram considerados: um modelo do domínio, um modelo do estudante y um modelo do tutor. O primeiro serve para estruturar o domínio de conhecimento e foi definido usando a noção de objetivo de aprendizagem junto com um esquema flexível multi-nível com operações opcionais de pré-requisitos. O segundo visa caracterizar aos estudantes e considera informação pessoal, de conhecimento e psico-cognitiva. O terceiro pode ser considerado como o coração do sistema e define as funcionalidades adaptativas consideradas: sequenciamento y navegação, apresentação de conteúdo, evacuação, y suporte colaborativo. Com o fim de clarificar os três sub modelos, assim como todos seus componentes e relações, se presentou um exemplo de instanciação que se denominou Doctus, o qual consiste em una ferramenta de autor para cursos adaptativos. Doctus não somente serviu para exemplificar o uso do modelo de referência em sua totalidade, mas também para refinar os sub modelos e alguns procedimentos involucrados. Como parte final de esta tese, se realizou também a implementação e validação preliminar de Doctus. Isto foi feito com 51 sujeitos, professores em diversos níveis de formação. Os resultados obtidos em esta etapa foram sobressalientes no sentido que todas as funcionalidades adaptativas foram bem avaliadas e todos os pesquisados manifestaram seu entusiasmo por contar com uma ferramenta que lhes ajudara em seus práticas docentes considerando a seus estudantes como indivíduos particulares. / Computer Aided Learning, known more widely with the generic name of e-learning, has become a powerful tool with lots of potentialities within educational field. Even though, one of the main critics that it receives is that in most cases the implemented courses follows a “one size fits all” approach, which means that all students receive the same content in the same way being unaware of their particular needs. This problem is not due only to the absence of direct interaction between student and tutor, but also because of the lack of an appropriate instructional design. There are several approaches which deal with this issue and look for adapt the teaching process to students. One could say that in the top of those approaches the Adaptive and Intelligent Educational Systems are situated, which merges the functionalities of two approaches: the Adaptive Educational Hypermedia Systems and the Intelligent Tutoring Systems. Nevertheless, after an extensive literature review, a major inconvenience is still found for this kind of systems and particularly for their reference models: or they are too simple, including just a few functionalities; or they are too complex, which difficult their design and implementation. Considering this panorama, the main objective of this dissertation thesis was the definition of a reference model trying to reach such an elusive equilibrium, in such a way that allows the design of courses which adapt themselves in an intelligent and effective way to the progress and characteristics of each student but without being too complex. Another important feature is that this model integrates Learning Objects, promoting this way flexibility and reusability. In order to achieve this general objective, three sub-models were considered: a domain model, a student model and a tutor model. The first one serves to structure the knowledge domain and was defined using the notion of learning goal and a flexible multilevel schema with optional prerequisite operations. The second one aids to characterize students and considered personal, knowledge and psycho-cognitive information. The third one may be considered as the hearth of the system and defines the adopted adaptive functionalities: sequencing and navigation, content presentation, assessment, and collaborative support. With the aim of clarify the three sub-models, as well as all their components and relationships, an instantiation example was also presented. Such an instantiation was called Doctus, an authoring tool for adaptive courses. Doctus was not only helpful to exemplify the setup of the referece model as a whole, but also to refine sub-models and several procedures envolved. As final part of the dissertation, the implementation and preliminary validation of Doctus was performed. This was done with 51 subjects, teachers from different formation levels. The obtained results in this stage were outstanding, all the adaptive functionalities were well evaluated and all of those polled felt enthusiastic about counting with a tool for helping them in their teaching practices considering students as particular individuals. / El aprendizaje asistido por computador, conocido más ampliamente con el nombre genérico de e-learning, se ha convertido en una poderosa herramienta con amplias potencialidades dentro del campo educativo. Aun así, una de las mayores críticas que este recibe es que en la mayoría de los casos los cursos que son implementados siguen un enfoque “one size fits all”, es decir, que todos los alumnos reciben exactamente el mismo contenido y de la misma manera desconociendo sus necesidades particulares. Esta falla radica no sólo en la falta de interacción directa entre alumno y tutor, sino también en la falta de un diseño instruccional apropiado que considere diversos de los enfoques disponibles hoy en día. Existen diversos enfoques que buscan solucionar este problema y adaptar el proceso de enseñanza a los estudiantes. Se podría decir que a la vanguardia de estos enfoques se encuentran los Sistemas Educacionales Inteligentes Adaptativos, los cuales combinan las funcionalidades de dos enfoques: los Sistemas Hipermedia Educacionales Adaptativos y los Sistemas Tutoriales Inteligentes. Sin embargo, luego de una extensa revisión bibliográfica, se encontró que existe aún un inconveniente importante con este tipo de sistemas y en particular con sus modelos de referencia: o son demasiado simples, incluyendo solamente unas pocas funcionalidades; o son demasiado complejos, lo cual dificulta su diseño e implementación. Considerando este panorama, el objetivo principal de esta tesis fue la definición de un modelo de referencia intentando alcanzar tal equilibrio esquivo, de tal manera que permita el diseño de cursos que se adapten de una manera efectiva e inteligente al progreso y características de cada estudiante pero sin ser demasiado complejo. Otra propiedad importante de dicho modelo es que integra el uso de Objetos de Aprendizaje, promoviendo así la flexibilidad y la reusabilidad. Con el fin de alcanzar este objetivo general, tres sub modelos fueron considerados: un modelo del dominio, un modelo del estudiante y un modelo del tutor. El primero sirve para estructurar el dominio de conocimiento y fue definido empleando la noción de objetivo de aprendizaje junto con un esquema flexible multinivel con operaciones opcionales de prerrequisitos. El segundo busca caracterizar los estudiantes y considera información personal, de conocimiento y psico-cognitiva. El tercero puede ser considerado como el corazón del sistema y define las funcionalidades adaptativas consideradas: secuenciamiento y navegación, presentación de contenido, evaluación, y soporte colaborativo. Con el fin de clarificar los tres sub modelos, así como todos sus componentes y relaciones, se presentó además un ejemplo de instanciación. Tal instanciación se denominó Doctus, el cual consiste en una herramienta de autor para cursos adaptativos. Doctus no solamente sirvió para ejemplificar el uso del modelo de referencia en su totalidad, sino también para refinar los sub modelos y algunos procedimientos involucrados. Como parte final de esta tesis, se realizó también la implementación y validación preliminar de Doctus. Esto se hizo con 51 sujetos, todos profesores en diversos niveles de formación. Los resultados obtenidos en esta etapa fueron sobresalientes en el sentido que todas las funcionalidades adaptativas fueron bien evaluadas y todos los encuestados manifestaron su entusiasmo por contar con una herramienta que les ayudara en sus prácticas docentes considerando a sus estudiantes como individuos particulares.