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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-2866-3431
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Sistema tutor inteligente baseado em aprendizado de máquina para ensino-aprendizagem de manutenção de software
Alternate title (s): Machine learning-based intelligent tutor system for software maintenance teaching-learning
Author: Francisco, Rodrigo Elias
First Advisor: Silva, Flávio de Oliveira
First member of the Committee: Rosa, Pedro Frosi
Second member of the Committee: Pereira, João Henrique de Souza
Third member of the Committee: Duran, Rodrigo Silva
Fourth member of the Committee: Correia, Ronaldo Celso Messias
Summary: Há uma demanda de mercado sobre profissionais capacitados para trabalhar com SM. A formação desses profissionais é bastante complexa, pois é necessário que eles estejam aptos a realizar certas atividades, como por exemplo, compreender o código-fonte e diagramas e manipular técnicas e ferramentas visando SM. O professor de SM se depara com dificuldades de oferecer um suporte adequado a turmas em um tempo viável, o que torna ITS para SM uma categoria de sistemas bastante promissora. A literatura aponta desafios sobre o tema e indicam baixo uso de ML em ITS para SM. Esta tese propõe uma arquitetura para de ITS com foco em SM e aborda o uso de ML nos Módulos Tutor e do Estudante e a integração entre eles, contribuindo com os desafios de pesquisa. O Módulo do Estudante trabalha com a identificação de tipos de estudantes de SM utilizando Clusterização. O Módulo Tutor trabalha com a recomendação de DM de SM utilizando RL através do algoritmo Q-Learning. A tese também apresenta a modelagem do EKM a partir do conteúdo de SM, que contribuiu para a avaliação dos Módulos Tutor e do Estudante a partir da dimensão de conhecimento de SM. Os resultados indicam que o algoritmo K-Means é adequado para o Módulo do Estudante e que a sua integração com o Módulo Tutor, em certas determinadas condições, traz altos ganhos na eficiência da recomendação de DM. As avaliações foram realizadas a partir de um conjunto de dados de capacidades de SM de estudantes baseado em um conjunto de dados real de desempenho de estudantes e simulação computacional e mostraram que a proposta de ITS trouxe resultados significativos quanto a eficiência da recomendação de DM de SM.
Abstract: There is a market demand for qualified professionals to work with SM. The training of these professionals is quite complex, as they need to be able to carry out certain activities, such as understanding the source code and diagrams and manipulating techniques and tools aimed at SM. The SM teacher faces difficulties in offering adequate support to classes at a viable time, which makes ITS for SM an up-and-coming category of systems. The literature points out challenges on the topic and indicates low use of ML in ITS for SM. This thesis proposes an architecture for ITS focusing on SM. It addresses the use of ML in the Tutor and Student Modules and their integration, contributing to research challenges. The Student Module works with identifying types of SM students using Clustering. The Tutor Module works with the DM recommendation of SM using RL through the Q-Learning algorithm. The thesis also presents the modeling of EKM based on SM content, which contributed to evaluating the Tutor and Student Modules based on the SM knowledge dimension. The results indicate that the K-Means algorithm is suitable for the Student Module and that its integration with the Tutor Module, under certain conditions, brings high gains in the efficiency of DM recommendation. The evaluations were conducted using a data set of student SM capabilities based on a real data set of student performance and computer simulation. They showed that the ITS proposal brought significant results regarding the efficiency of DM recommendations for SM.
Keywords: Sistema Tutor Inteligente
Manutenção de Software
Aprendizado de Máquina
Intelligent Tutoring System
Software Maintenance
Machine Learning
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE INFORMACAO
Subject: Computação
Sistemas tutoriais inteligentes
Aprendizado do computador
Software - Manutenção
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: FRANCISCO, Rodrigo Elias. Machine learning-based intelligent tutor system for software maintenance teaching-learning. 2023. 129 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5007.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5007
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41374
Date of defense: 21-Dec-2023
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 4. Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.
Appears in Collections:TESE - Ciência da Computação

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