O presente trabalho avaliou o uso de Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs) com o objetivo de melhorar os processos de ensino e de aprendizagem em cursos de engenharia. Com base na Teoria da Aprendizagem Significativa, Teoria da Carga Cognitiva, Teoria da Autodeterminação e Análise de Estilos de Aprendizagem foi desenvolvido um modelo que utiliza diagramas esquemáticos que definem caminhos possíveis de serem trilhados e assim permitir identificar trajetórias de aprendizagem conceitual. Para cada conceito a ser aprendido existem várias trajetórias de aprendizagem possíveis que podem ser modeladas através do modelo MOTRAC proposto que é uma das principais contribuições da Tese. Para mostrar a viabilidade do modelo proposto (MOTRAC) foram modelados diferentes Objetos de Aprendizagem, desenvolvidos e aplicados em situações reais de aprendizagem. Foi também mantido um grupo de controle que assistiu aulas expositivas tradicionais do mesmo conteúdo. O desempenho dos estudantes que aprenderam com os Objetos de Aprendizagem foi significativamente melhor do que o desempenho do grupo de controle devido a: (i) o Modelo de Trajetórias de Aprendizagem Conceitual garante o principal aspecto da aprendizagem significativa que é o ancoramento de novos conceitos em conceitos previamente conhecidos, (ii) os Objetos de Aprendizagem possibilitam implementar em larga escala algumas práticas da tutoria individual como o ajuste de ritmo e uma intensa interatividade de respostas; (iii) os Objetos de Aprendizagem permitem implementar processos de aprendizagem por descoberta guiada; (iv) os Objetos de Aprendizagem permitem introduzir fatores de motivação extrínseca, como atribuição de pontos adicionais a estudantes que resolvam questões; (v) os Objetos de Aprendizagem podem ser utilizados a qualquer hora, em qualquer lugar, permitindo que o estudante escolha hora e lugar mais convenientes para a aprendizagem. Outro aspecto relevante apresentado diz respeito à necessidade de um número mínimo de estudantes para assegurar a viabilidade econômica do desenvolvimento de Objetos de Aprendizagem. A metodologia proposta aborda os processos de ensino e aprendizagem sob uma perspectiva de projeto, isto é, adota uma linguagem que facilita a sua adoção por parte de professores que estejam mais familiarizados com as práticas de projeto do que com as teorias de aprendizagem. / This work evaluates the use of Information and Communication Technology to improve learning and teaching processes in engineering courses. Based on Meaningful Learning Theory, Cognitive Load Theory, Auto-determination Theory and Learning Styles Analysis, a model that uses schematic diagrams to describe meaningful learning trajectories has been developed. These diagrams are used to project meaningful learning objects in a framework called Project Based on Learning Trajectories. Learning Objects produced with this framework have been used in experimental studies that compare the performance of students who have learned using Learning Objects against the performance of students who have learned in typical engineering classrooms. A comparative analysis of knowledge tests shows significant better performance of students who learned using Learning Objects due the following reasons: i) The proposed Model of Meaningful Learning Objects and Project Based on Learning Trajectories framework ensures a Learning Object development that presents propositions connecting new information to students’ previous knowledge, i. e. it assures the main factor of meaningful learning; ii) Learning Objects implement some common practices of one-to-one tutorial as the individual learning pace adjust and intense interactivity; iii) Learning Objects allow to implement a guided discover learning process; iv) Learning Objects allow to introduce extrinsic motivational factors, as the attribution of additional points to students who solve the proposed questions; v) Learning Objects may be executed anytime and anywhere, allowing the students to choose place and time more convenient than the scheduled classrooms. The findings of this work show evidences of the potential effectiveness of the proposed project framework. Other relevant aspect of developing Learning Objects presented refers to the need of a minimum number of users in order to assure economic viability. The proposed framework of Project Base on Learning Trajectories introduces an engineering approach to the learning and teaching processes. This new approach potentially brings to engineering a new perspective of using the project and design engineering skills to actuate improving learning and teaching processes.

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.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-03-11T14:47:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) ONTOER+ Final.pdf: 7209205 bytes, checksum: fe6acd91293a1dd34f5ffe3a04d42c21 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-11T14:47:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) ONTOER+ Final.pdf: 7209205 bytes, checksum: fe6acd91293a1dd34f5ffe3a04d42c21 (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / FACEPE / A facilidade de acesso e comunica#!o proporcionada pela Internet contribuiu para o surgimento de novas solu#'es, como as baseadas em Objetos de Aprendizagem, com o intuito de facilitar ainda mais o compartilhamento de conte*dos educacionais dispon(veis na Web. Os Recursos Educacionais Abertos +REA/ s!o objetos de aprendizagem disponibilizados por meio de licen#as de copyright, para qualquer usu%rio usar livremente, sendo *teis para o aprendizado de alunos dos ensinos a dist3ncia e presencial. Em geral, os REA quase sempre s!o encontrados em formatos que n!o permitem ao usu%rio utilizar apenas as partes desejadas. Por&m, disponibilizar as partes que comp'em o REA & de fundamental import3ncia para facilitar o seu re*so. Tomando como exemplo uma publica#!o do tipo artigo, este seria disponibilizado separando suas se#'es, par%grafos, figuras e tabelas. Neste contexto, este trabalho descreve o desenvolvimento de uma ontologia para o dom(nio de REA, a qual permite n!o apenas a representa#!o do REA como um todo, mas tamb&m a representa#!o de partes do conte*do dos recursos. Para facilitar o entendimento do uso de REA pelos usu%rios podem ser usadas ontologias, as quais objetivam melhor organizar o conhecimento comum de dom(nios espec(ficos. A ontologia de dom(nio dos REA aqui descrita, nomeada de ONTOER4, & baseada em metadados e descri#!o de conte*do, o que facilita o entendimento para se obter um n(vel de granularidade menor, uma das caracter(sticas de fragmenta#!o dos REA. Para guiar o processo de desenvolvimento da ontologia, uma metodologia, denominada Methontology, foi adotada. / Ease of access and communication provided by the Internet contributed to the emergence of new solutions such as those based on Learning Objects, in order to further facilitate the sharing of educational content available on the Web. Open Educational Resources +OER/ are learning objects available through copyright licenses for any user to use freely and are useful for learning to students from distance and classroom teaching. Generally, OER are almost always found in formats that do not allow the user to use only any portions of it. However, to provide the component parts of the OER is extremely important to facilitate their reuse. Taking as an example a publication of the article type, this would be made available by separating its sections, paragraphs, figures and tables. In this context, this work describes the development of an ontology for OER domain, which allows not only the representation of the OER as a whole, but also the representation of pieces of content resources. Ontology can be used to facilitate the understanding of the use of OER by users, which aims at better organizing common knowledge of specific areas. The domain ontology OER described herein, named ONTOER4, is based on metadata and content description, which facilitates understanding how to obtain a lower level of granularity, one of fragmentation characteristics of OER. To guide the ontology development process, a method called Methontology was adopted.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A presente pesquisa tem como objetivo principal analisar as trocas dialÃgicas entre professor e aluno durante a utilizaÃÃo de um Objeto aprendizagem para a compreensÃo de conceitos algÃbricos. O estudo aconteceu em uma escola da rede municipal da cidade de Fortaleza, com uma turma de 7 sÃrie e seu professor de matemÃtica. Foi analisada a atividade no laboratÃrio de informÃtica da escola com o uso do objeto de aprendizagem (OA) BalanÃa Interativa, que tem como objetivo trabalhar as noÃÃes de equaÃÃo, inequaÃÃo e incÃgnita por meio da simulaÃÃo de uma balanÃa de dois pratos na tela do computador. A fundamentaÃÃo teÃrica baseou-se em autores como Vygotsky (1998, 1993) que trata das idÃias de mediaÃÃo e interaÃÃo; Valente (1998), Carraher (1992), Gomes (2000), Castro-Filho et al. (2003, 2005) e Peres (2002) que tratam da utilizaÃÃo de software na educaÃÃo e do desenvolvimento de conceito matemÃticos por meio de ferramentas interativas. A metodologia da pesquisa teve enfoque qualitativo, sendo utilizada a AnÃlise da ConversaÃÃo (Marchusci, 1991), a anÃlise microgenÃtica e a videografia (Meira, 1994) na coleta e na anÃlise dos dados. Os resultados obtidos indicam que as trocas dialÃgicas entre professor e alunos durante o uso do OA estavam voltadas à compreensÃo de conceitos matemÃticos referentes à equaÃÃo, inequaÃÃo e incÃgnita. TambÃm foi observada uma grande continuidade de aÃÃes entre os participantes, sugerindo que a mediaÃÃo do professor orientou as atividades / The present research aims to analyze the dialogical exchanges between teacher and students while using a Learning Object designed to help students understand algebraical concepts. The study was conducted with a 7th grade class and his math teacher in a public school at Fortaleza, Brazil. An analysis was conducted on the use of a learning object called Interactive Scale which intends to work on concepts of equation, inequality and unknown. The study was grounded on authors such as Vygotsky (1998, 2003) who discusses the ideas of mediation e interaction; Valente (1998), Carraher (1992), Gomes (2000), Castro-Filho et al. (2003, 2005) e Peres (2002) who deal with use of educational software and the development of mathematical concepts mediated by interactive tools. The research methodology was qualitative, based on the conversational analysis (Marchusci, 1991), Microgenetic analysis and videography (Meira, 1994) in the data collection and analysis. Results shown that the dialogical exchanges between teacher and students during the Learning Object use were related to the understanding of mathematical concepts, particularly the notions of equation, inequality and unknown. There was also a continuity of actions among the participants which suggests that teacher mediation guided the activities.

O mundo passa por constantes transformações e a educação deve acompanhar esta demanda, já que as mudanças refletem direta e indiretamente na maneira de as pessoas agirem e, consequentemente, na forma de aprenderem. Desse modo, é possível dizer que a tecnologia vem afetando a aprendizagem da língua materna. Por esse motivo, apresentamos uma pesquisa que acredita que as práticas de leitura na sala de aula precisam ser revisadas e adaptadas para um novo público, que é, em decorrência da tecnologia, muito dinâmico. A partir de um diagnóstico que considera esses aspectos, este trabalho tem por objetivo analisar e discutir uma nova forma de inserir a leitura de texto literário no contexto educacional atual por meio dos objetos de aprendizagem. Assim, a pesquisa averigua de que modo os objetos de aprendizagens podem significar e ressignificar a compreensão do texto literário no momento pós-leitura. Para tanto, observamos por meio de uma pesquisa qualitativa, com ênfase no estudo de caso, as estratégias utilizadas pelos estudantes para compreender um texto multimodal e, ainda, observamos o impacto dessa leitura no processo de construção de sentido. O levantamento de dados aconteceu com a aplicação de uma Sequência Didática aos alunos do 9º B da EMEF Padre Domingos Zatti, escola municipal localizada na cidade de Campinas. A partir da realização das atividades, por meio de critérios descritos ao longo deste trabalho, são escolhidos três alunos para o estudo de caso. Nesse procedimento metodológico, os estudantes passam por entrevista durante a leitura de O Corvo texto de Edgar Allan Poe inicialmente por meio do suporte físico papel e, em seguida, por meio do suporte físico digital, tela do computador, com utilização de um objeto de aprendizagem. Após as leituras, também respondem a algumas questões propostas pela pesquisadora. Todas as respostas geram dados que são transcritos e analisados. A partir desse material, observamos que o uso dos objetos educacionais em aulas de leitura pode estimular os alunos a uma prática leitora com níveis de compreensão mais produtivo, já que o texto multimodal pressupõe o uso de mais de uma modalidade, facilitando a construção de sentido. No entanto, os resultados nos mostram que a leitura de um texto multimodal por meio da tecnologia só pode otimizar o processo de compreensão se estiver atrelado a um método pedagógico eficaz, que considera a prática situada, ou seja, o aluno e a sua cultura. Assim, é possível concluir que a prática docente com utilização da tecnologia não é melhor do que a prática sem o uso de aparatos tecnológicos da atualidade, apenas diferente. E, por isso, requer uma postura docente diferente, pois os estudantes têm novos gestos de leitura a partir de um texto multimodal. / The world is going through constant changes and education should follow this demand, since the changes reflect directly and indirectly in the way people act and, consequently, the way they learn. Thus, we can say that technology has affected the way of learning of our mother tongue. By this reason, we present a survey that believes that reading practices in the classroom need to be revised and adapted to a new kind of audience, which is a result of technology, and became very dynamic. From a diagnosis that considers these aspects, this paper aims to examine and discuss a new way to insert the literary text reading in the current educational context through the learning objects. Along these lines, the research finds out how the learning objects can mean and give a re-signification of the literary text in the post-reading moment. Therefore, we see through a qualitative research, with an emphasis on the case study, the strategies used by the students to understand a multimodal text and we also observed the impact of reading in the construction of meaning process. Data collection took place with the application of a Didactic Sequence students of the 9th grade B EMEF Padre Domingos Zatti, a community school located in Campinas. From carrying out the activities, by the criteria described in this work, we have chosen three students for the case study. In this methodological procedure, students go through in interview while reading The Raven - from Edgar Allan Poe - initially through physical paper and then through the computer screen, using an object of learning. After the Reading section, the students also respond to some questions posed by the researcher. All responses generate data that is stored and analyzed. From this material, we found that the use of educational materials in reading classes can stimulate students to a reader with more productive and practical levels of understanding, since the multimodal text requires the use of more than one language kind, facilitating the construction of sense. However, the results also revealed that the reading of a multimodal text through technology can optimize the process of understanding if it is linked to an effective teaching method, which considers situated practice, i.e. the student and their culture. In such a way, it concludes that the teaching practice with the use of technology is not better than the practice without using today\'s technological devices, it is just different. And therefore, it requires a different teaching approach because the students have new reading gestures from a multimodal text.

Flexible internetbasierte Ausbildungskonzepte werden sowohl für Hochschulen als auch für die berufliche Aus- und Weiterbildung in Unternehmen zunehmend nachgefragt. Im Gegensatz zum traditionellen Unterricht ist jedoch mit einem bis zu zehnfachen Zeitaufwand für die Entwicklung von elektronischen Lernmaterialien für Electronic Learning (E-Learning) zu rechnen. Aufgrund der kostenintensiven aufwendigen Entwicklung von multimedialen Lerninhalten zählt die Wiederverwendung zu den wichtigsten Forderungen aus Sicht der Wirtschaftsinformatik (vgl. Pawlowski & Adelsberger, 2001). Ziel ist die Entwicklung von Lerninhalten, die unabhängig von der Systemumgebung, dem Autorensystem und dem Kontext einsetzbar und flexibel austauschbar sind. Eine aufwandsarme Aufbereitung für verschiedene Zwecke soll ermöglicht werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der mehrfachen Verwendung von elektronischen Lerninhalten für das selbstgesteuerte individuelle Lernen aus Sicht der Wirtschaftsinformatik. Zielgruppe sind informationstechnisch und pädagogisch interessierte Leser, denen das Thema der Gestaltung von Lerninhalten als interdisziplinäre Fragestellung vorgestellt wird. Unter Einbezug von pädagogischen Erkenntnissen wird analysiert, wodurch Lerninhalte gekennzeichnet sind und wie diese informationstechnisch gestaltet werden können, um eine pädagogisch angemessene Wiederverwendung zu ermöglichen. Anhand dieser Vorgehensweise wird deutlich, dass sich der Aspekt der Wiederverwendung von Lerninhalten nur im Spannungsfeld von Informationstechnik (IT) und Pädagogik diskutieren lässt. Die detaillierte Auseinandersetzung mit pädagogischen Konzepten führt im Rahmen der Arbeit zu einem wesentlichen Erkenntnisfortschritt und einer Sensibilisierung für das Thema der Wiederverwendung. Als Ergebnis liegt ein Konzept für die Entwicklung wiederverwendbarer Lerninhalte in Form eines E-Learning-Redaktionsleitstandes vor. Dieser dient der systemunterstützten Planung, Steuerung und Qualitätskontrolle bei der Entwicklung von wiederverwendbaren Lerninhalten. Darüber hinaus erfolgt die Einordnung der Lösung sowie bestehender Ansätze in einem Reifegradmodell für die Bewertung wiederverwendbarer Lerninhalte.

Deep learning has become ubiquitous in science and industry for classifying images or identifying patterns in data. The most widely used approach to training convolutional neural networks is supervised learning, which requires a large set of annotated data. To elude the high cost of collecting and annotating datasets, selfsupervised learning methods represent a promising way to learn the common functions of images and videos from large-scale unlabeled data without using humanannotated labels. This thesis provides the results of using self-supervised learning and explainable AI to localise objects in images from electron microscopes. The work used a synthetic geometric dataset and a synthetic pollen dataset. The classification was used as a pretext task. Different methods of explainable AI were applied: Grad-CAM and backpropagation-based approaches showed the lack of prospects; at the same time, the Extremal Perturbation function has shown efficiency. As a result of the downstream localisation task, the objects of interest were detected with competitive accuracy for one-class images. The advantages and limitations of the approach have been analysed. Directions for further work are proposed.

e-Learning is becoming an influential role as an economic method and a flexible mode of study in the institutions of higher education today which has a presence in an increasing number of college and university courses. e-Learning as system of systems is a dynamic and scalable environment. Within this environment, e-learning is still searching for a permanent, comfortable and serviceable position that is to be controlled, managed, flexible, accessible and continually up-to-date with the wider university structure. As most academic and business institutions and training centres around the world have adopted the e-learning concept and technology in order to create, deliver and manage their learning materials through the web, it has become the focus of investigation. However, management, monitoring and collaboration between these institutions and centres are limited. Existing technologies such as grid, web services and agents are promising better results. In this research a new architecture has been developed and adopted to make the e-learning environment more dynamic and scalable by dividing it into regional data grids which are managed and monitored by agents. Multi-agent technology has been applied to integrate each regional data grid with others in order to produce an architecture which is more scalable, reliable, and efficient. The result we refer to as Regionally Distributed Architecture for Dynamic e-Learning Environment (RDADeLE). Our RDADeLE architecture is an agent-based grid environment which is composed of components such as learners, staff, nodes, regional grids, grid services and Learning Objects (LOs). These components are built and organised as a multi-agent system (MAS) using the Java Agent Development (JADE) platform. The main role of the agents in our architecture is to control and monitor grid components in order to build an adaptable, extensible, and flexible grid-based e-learning system. Two techniques have been developed and adopted in the architecture to build LOs' information and grid services. The first technique is the XML-based Registries Technique (XRT). In this technique LOs' information is built using XML registries to be discovered by the learners. The registries are written in Dublin Core Metadata Initiative (DCMI) format. The second technique is the Registered-based Services Technique (RST). In this technique the services are grid services which are built using agents. The services are registered with the Directory Facilitator (DF) of a JADE platform in order to be discovered by all other components. All components of the RDADeLE system, including grid service, are built as a multi-agent system (MAS). Each regional grid in the first technique has only its own registry, whereas in the second technique the grid services of all regional grids have to be registered with the DF. We have evaluated the RDADeLE system guided by both techniques by building a simulation of the prototype. The prototype has a main interface which consists of the name of the system (RDADeLE) and a specification table which includes Number of Regional Grids, Number of Nodes, Maximum Number of Learners connected to each node, and Number of Grid Services to be filled by the administrator of the RDADeLE system in order to create the prototype. Using the RST technique shows that the RDADeLE system can be built with more regional grids with less memory consumption. Moreover, using the RST technique shows that more grid services can be registered in the RDADeLE system with a lower average search time and the search performance is increased compared with the XRT technique. Finally, using one or both techniques, the XRT or the RST, in the prototype does not affect the reliability of the RDADeLE system.

This diploma thesis deals with the topic of multimedia learning objects and authoring systems for its design. In the form of a qualitative survey the paper discovers the most frequent practice teachers' requirements for these objects and systems. Subsequently, the paper carries out theoretical analysis of commonly available authoring systems for multimedia learning object creation and performs their evaluation from the point of view of the identified requirements. After that, the thesis notes that there is no authoring system available on the market that would adequately meet the requirements identified. Therefore, the paper works on the design and realization of such a system. Finally, the designed and implemented system is deployed in a real educational environment and its contribution to the teacher's work is validated by accomplished action research.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-02-09T13:23:10Z No. of bitstreams: 1 Leandro Marques Queiros.pdf: 2843235 bytes, checksum: d147be313358f63c2fc82bedd0490f73 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T13:23:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Marques Queiros.pdf: 2843235 bytes, checksum: d147be313358f63c2fc82bedd0490f73 (MD5) Previous issue date: 2015-03-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The use of innovation in the Information Technology (IT) allows a different view to the business, enabling new practices and bringing new elements that interfere with the management, capture revenue and customer relationships. In this sense, to support the business processes of the methodology application is possible in project management, enabling better quality in developed products. In addition, research on the use of IT in education have attracted increasing interest and attention from researchers. Among the results of these efforts is the transformation of educational materials and the way they are planned and developed, highlighting this work the learning object (LO). Thus were performed relacionas research with conceptual framework or process to consider the innovative approaches in software design and agile development of LOs, but was not identified any published articles that address these aspects. Therefore, this paper integrates approach to issues in innovation and software project management, resulting in a process aimed at innovation and agile approaches to the development of learning objects, also as a result was the implementation of the process in a study, which was developed two LOs in the health context. We conclude that this work is a practical and theoretical contribution, to be used as a methodology to develop learning objects, where the use of approach towards innovation, especially the design thinking techniques and Canvas to produce LO are fundamental. / O uso de inovação na Tecnologia de Informação (TI) permite uma visão diferenciada ao negócio, possibilitando novas práticas e trazendo novos elementos que interferem no gerenciamento, captação de receitas e relacionamento com o cliente. Nesse sentido, para dar suporte nos processos de negócio é possível a aplicação de metodologia na gestão de projeto, possibilitando melhor qualidade nos produtos desenvolvidos. Além disso, as pesquisas sobre o uso de TI na educação vêm despertando cada vez mais interesse e atenção dos pesquisadores. Dentre os resultados desses esforços está a transformação dos materiais educacionais e a forma com que estes são planejados e desenvolvidos, destacando-se nesse trabalho o objeto de aprendizagem (OA). Desta forma foram realizadas pesquisas relacionas com framework conceitual ou processo que considerem as abordagens de inovação em projeto de software e metodologia ágil no desenvolvimento de OAs, contudo não foi identificado na literatura nenhum trabalho que abordem esses aspectos. Portanto, este trabalho integra aspectos de abordagem em inovação e gestão de projetos de software, resultando em um processo suportado a abordagens de inovação e metodologia ágil para o desenvolvimento de objetos de aprendizagem. Outro resultado foi a aplicação do processo em um estudo, onde foram desenvolvidos dois OAs no contexto da saúde. Concluímos que este trabalho é uma contribuição prática e teórica, a ser utilizada como metodologia para desenvolver objetos de aprendizagem, onde a utilização de abordagem dirigida a inovação, especialmente as técnicas de design thinking e Canvas para produção de OA são fundamentais.