This thesis contains the research findings from my participation in two research projects. The first is the development and assessment of Active Learning Modules (ALMs) for engineering students. The ALMs assist students in learning complex Finite Element Analysis (FEA) principles. We measure the effectiveness of the modules by issuing pre- and post-module quizzes and analyze the differences of the quiz scores. Active learning modules are used to meet the needs of all students’ learning styles. Each student who uses an ALM takes a series of learning style assessment quizzes (MBTI, LIS …). We statistically compare the learning styles and quiz scores to ensure all learning styles are improving equally well. In cases where they are not, we created a tool to make suggestions to the ALM developer on how to adjust the ALM to meet the needs of the outlying learning style group(s). Following modification, the implementation and evaluation process of the ALM is repeated. My second area of research focused on the development of a concise prototype strategy development tool. This tool guides engineering product development teams through six critical prototype strategy choices: (1) How many concepts should be prototyped? (2) How many iterations of a concept should be built? (3) Should the prototype be virtual or physical? (4) Should subsystems be isolated? (5) Should the prototype be scaled? (6) Should the design requirements be temporarily relaxed? This list of choices is not comprehensive but served as a starting point for this groundbreaking research. The tool was tested at The University of Texas at Austin and the United States Air Force Academy. Results indicate the method did improve students’ performance across a number of assessment metrics. / text

Os atuais avanços na área das Tecnologias da Informação e da Comunicação (TIC) estão mudando a Educação, com a disponibilização de sistemas educativos para apoiar as atividades no processo de ensino e de aprendizagem. Embora o tópico de combinatória seja relevante para o ensino médio e para os cursos de Ciências Exatas, este tópico tem sido desconsiderado nos avanços da Informática na Educação, principalmente ao se considerar o uso de ambientes de aprendizagem via Web. Atualmente, o iComb é, no melhor de nosso conhecimento, o único sistema Web integrável a tais ambientes. Ele é um Módulo de Aprendizagem Interativa (iMA) integrável ao Sistema Gerenciador de Cursos (SGC) Moodle, por meio do plugin iTarefa. O iComb oferece atividades de autoria de exercícios, bem como, sua avaliação automática. No entanto, considerando sua usabilidade, foram detectados alguns problemas na interface. O foco deste trabalho está relacionado ao reprojeto do sistema iComb e seu impacto na aprendizagem de combinatória. Para a reconstrução do iComb adotou-se o método de design de interação, buscando-se a participação efetiva de usuários finais do sistema, em todas as atividades desse processo, com (i) sessões de teste de usabilidade utilizando a versão Java do iComb para identificar problemas e guiar o redesenho do sistema, e (ii) prototipagem e avaliação da interface do sistema redesenhado. Esse processo permitiu implementar uma nova versão do iComb utilizando tecnologias associadas ao HTML5, que será brevemente disponibilizado como software livre. / Current advances in Information and Communication Technologies (ICT) are changing Education with delivering software to support learning/teaching activities. Although being relevant for Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) courses, Combinatorial Analysis is almost disregarded in these advances, mostly if we consider their integration with earning Management Systems. Currently, iComb is, at the best of our knowledge, the only system with such a possibility. It is an interactive Learning Module (iLM) that can be integrated to Moodle, through the iAssign plugin. iComb provides authoring activities as well as their automatic assessment. Nevertheless, considering the system usability, several interaction problems were detected during sessions with teachers and students. In this work it is described the process of redesigning the iComb system by adopting Interactive Design, to conduct controlled sessions of system use for (i) identifying usability issues for guiding the system redesign; and (ii) prototyping and evaluate the redesigned system interface, with end-users. This process allowed to implement new version of iComb using HTML5 related technologies that will be sooner available as free software, in order to reach a larger audience. Preliminary results on the interface evaluation indicate that both students and teachers felt more comfortable using the new interface of iComb and found it easier to execute common tasks.

Os atuais avanços na área das Tecnologias da Informação e da Comunicação (TIC) estão mudando a Educação, com a disponibilização de sistemas educativos para apoiar as atividades no processo de ensino e de aprendizagem. Embora o tópico de combinatória seja relevante para o ensino médio e para os cursos de Ciências Exatas, este tópico tem sido desconsiderado nos avanços da Informática na Educação, principalmente ao se considerar o uso de ambientes de aprendizagem via Web. Atualmente, o iComb é, no melhor de nosso conhecimento, o único sistema Web integrável a tais ambientes. Ele é um Módulo de Aprendizagem Interativa (iMA) integrável ao Sistema Gerenciador de Cursos (SGC) Moodle, por meio do plugin iTarefa. O iComb oferece atividades de autoria de exercícios, bem como, sua avaliação automática. No entanto, considerando sua usabilidade, foram detectados alguns problemas na interface. O foco deste trabalho está relacionado ao reprojeto do sistema iComb e seu impacto na aprendizagem de combinatória. Para a reconstrução do iComb adotou-se o método de design de interação, buscando-se a participação efetiva de usuários finais do sistema, em todas as atividades desse processo, com (i) sessões de teste de usabilidade utilizando a versão Java do iComb para identificar problemas e guiar o redesenho do sistema, e (ii) prototipagem e avaliação da interface do sistema redesenhado. Esse processo permitiu implementar uma nova versão do iComb utilizando tecnologias associadas ao HTML5, que será brevemente disponibilizado como software livre. / Current advances in Information and Communication Technologies (ICT) are changing Education with delivering software to support learning/teaching activities. Although being relevant for Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) courses, Combinatorial Analysis is almost disregarded in these advances, mostly if we consider their integration with earning Management Systems. Currently, iComb is, at the best of our knowledge, the only system with such a possibility. It is an interactive Learning Module (iLM) that can be integrated to Moodle, through the iAssign plugin. iComb provides authoring activities as well as their automatic assessment. Nevertheless, considering the system usability, several interaction problems were detected during sessions with teachers and students. In this work it is described the process of redesigning the iComb system by adopting Interactive Design, to conduct controlled sessions of system use for (i) identifying usability issues for guiding the system redesign; and (ii) prototyping and evaluate the redesigned system interface, with end-users. This process allowed to implement new version of iComb using HTML5 related technologies that will be sooner available as free software, in order to reach a larger audience. Preliminary results on the interface evaluation indicate that both students and teachers felt more comfortable using the new interface of iComb and found it easier to execute common tasks.