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dc.creatorQueiroga, Emanuel Marques
dc.date.accessioned2024-05-03T15:56:14Z
dc.date.available2024-05-02
dc.date.available2024-05-03T15:56:14Z
dc.date.issued2022-06-30
dc.identifier.citationQUEIROGA, Emanuel Marques. Learning Analytics e Mineração de Dados Educacionais da Teoria à Prática: Aspectos Envolvidos na Implementação em Diferentes Contextos e Níveis Educacionais. Orientador: Cristian Cechinel. 2022. 152 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12902
dc.description.abstractThis thesis seeks to present the similarities and differences of the practical ap plication of Learning Analitycs (LA) and Educational Data Mining (EDM) in different educational contexts and levels. In this way, the theoretical and practical concepts involved in the process of transforming educational data into information and knowl edge in different contexts and levels of education are presented. To accomplish such objective this thesis explains the theories involved, as well as the state of art, methodologies, processes, methods and the context of the applications. Therefore, three distinct use cases and practical applications developed are presented for the following scenarios: face-to-face secondary education in Uruguay, university education in Uruguay and technical secondary distance education in Brazil. In this context, we seek to generate practical methodologies for exploring data from different educational databases and contexts, focusing on generating early warning models for school dropout. The first methodology aims to identify secondary school students at risk of dropout and failure. For this purpose, the models used data collected from 258,440 students in nine different databases. These data were transformed into temporal data and then used to train the classifiers. This application presented good results and is currently under implementation in Uruguay. The second application describes the use of Data Science and EDM techniques with data from 4,529 onsite students at the University of the Republic of Uruguay (Udelar). The main contribution of this approach was the combination of different data sources that demonstrated high predictive power, achieving predictive rates with excellent discrimination in the fourth week of a course. In addition, the analysis showed that students with more interactions within the Virtual Learning Environment (VLE) tend to be more successful in their subjects. Results also revealed some relevant attributes that influenced students’ success, such as: the number of subjects in which the student is enrolled and the mother’s education. From these results, some institutional policies emerged, such as allocating resources for the VLE infrastructure and developing tools for monitoring students. The third approach is a genetic algorithm (GA) that seeks to improve the selection of classifier hyperparame ters. The proposal of this algorithm seeks to increase the accuracy rates of automated models to detect at-risk students enrolled in a technical distance education course in Brazil. The main scientific contribution is the performance of the approach compared to traditional techniques, where GA proved to be a viable alternative, producing better results than conventional techniques in terms of precision and computational cost. This thesis presents the results obtained in these applications, the similarities and differences among them according 19 technical aspects (existence of temporality in the data, size of the databases, existence of multiple data sources, techniques used, among others). Lastly, the thesis establishes the scientific contribution and future work related to the topic.pt_BR
dc.description.sponsorshipSem bolsapt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectLearning analyticspt_BR
dc.subjectMineração de dados educacionaispt_BR
dc.subjectPredição de risco acadêmicopt_BR
dc.subjectAlgoritmo genéticopt_BR
dc.subjectEvasão e retenção de estudantespt_BR
dc.subjectEducational Data Miningpt_BR
dc.subjectGenetic algorithmpt_BR
dc.subjectDropout and Persistence Predictionpt_BR
dc.titleLearning Analytics e Mineração de Dados Educacionais da Teoria à Prática: Aspectos Envolvidos na Implementação em Diferentes Contextos e Níveis Educacionaispt_BR
dc.title.alternativeLearning Analytics and Educational Data Mining from Theory to Practice: Aspects Involved during the Implementation in Dif ferent Educational Contexts and Levelspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.advisor-co1Araujo, Ricardo Matsumura de
dc.description.resumoEsta tese busca apresentar as semelhanças e as diferenças da aplicação prática de Learning Analitycs (LA) e a Mineração de Dados Educacionais (EDM) em diferentes contextos e níveis educacionais. Desta forma, são apresentados os conceitos teóricos e práticos envolvidos no processo de transformação de dados educacionais em informação e conhecimento em diferentes contextos e níveis de ensino. Com esse objetivo são apresentadas as teorias envolvidas no processo, o estado da arte, as metodologias e métodos criados para o processo e o contexto das aplicações. Nesse sentido, são relatados três diferentes casos de usos com aplicações práticas desenvolvidas nesta tese: a educação secundária presencial no Uruguai, a educação universitária no Uruguai e a educação de nível médio técnico na modalidade a distância no Brasil. Nesse contexto, buscou-se gerar metodologias práticas para exploração de dados oriundos de diferentes bases e contextos educacionais, com foco na geração de modelos de alerta antecipado para evasão e retenção escolar. A primeira metodologia foi criada para identificação de estudantes do ensino secundário em risco de desvinculação em nível nacional no Uruguai. Para isso, foram coletados dados de 258.440 estudantes em nove diferentes sistemas. Esses dados foram transformados em life times temporais e depois utilizados para treinamento dos classificadores. Essa aplicação apresentou resultados interessantes e atualmente está em fase de implantação. A segunda aplicação descreve a utilização de técnicas de Data Science e EDM em dados de diversas fontes de 4.529 estudantes presenciais da Universidade da República do Uruguai. A principal contribuição dessa abordagem foi a combinação de diferentes fontes de dados, que demonstrou alto poder preditivo, atingindo taxas de predição com excelente discriminação já na quarta semana de um curso. Além disso, a análise demonstrou que os alunos com mais interações dentro do Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) tendem a ter mais sucesso em suas disciplinas. Os resultados revelaram alguns atributos relevantes que influenciaram o sucesso dos alunos, como o número de disciplinas em que o aluno está matriculado e a escolaridade da mãe. Desse resultados emergiram algumas políticas institucionais, como a alocação de recursos para a infraestrutura do AVA e o desenvolvimento de ferramentas para acompanhamento dos alunos. A terceira abordagem é um algoritmo genético (AG), que busca melhorar a seleção de hiperparâmetros de classificadores. Esse algoritmo foi proposto buscando aumentar as taxas de precisão obtidas em dados da educação técnica de cursos híbridos no Brasil. Tem-se como principal contribuição científica o desempenho da abordagem em comparação com as técnicas tradicionais, onde o AG se mostrou uma alternativa viável, produzindo resultados melhores que as técnicas tradicionais, tanto na precisão quanto no custo computacional. Dessa forma, esta tese apresenta os resultados obtidos nas aplicações, bem como as semelhanças e diferentes em 19 aspectos técnicos, como a existência de temporalidade, os tamanhos das bases de dados, a existência de múltiplas fontes de dados, a técnica de aplicação, entre outros. Ao fim, ainda são demonstradas a contribuição científica e os trabalhos futuros relacionados ao tema.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Computaçãopt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Cechinel, Cristian
dc.subject.cnpq1CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR


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