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ORCID:  http://orcid.org/0009-0006-4446-620X
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Recomendação automática de atividades e rastreamento de competências do sujeito complexo em ambientes virtuais de ensino e aprendizagem
Alternate title (s): Automatic activity recommendation and complex-subject competency tracking in virtual teaching and learning environments
Author: Oliveira, Gustavo Prado
First Advisor: Fernandes, Márcia Aparecida
First coorientator: Maissiat, Jaqueline
First member of the Committee: Costa, Evandro de Barros
Second member of the Committee: Dorça, Fabiano Azevedo
Third member of the Committee: De Oliveira, Márcia Gonçalves
Fourth member of the Committee: Cattelan, Renan Gonçalves
Summary: Um desafio latente em Ambientes Virtuais de Ensino e Aprendizagem (AVEA) é a ausência de mecanismos que permitam rastrear, ao longo do tempo, competências de alta ordem — como autonomia, cooperação e metacognição — apesar da abundância de traços de interação registrados nesses ambientes. Esse rastreamento pode subsidiar a orientação do estudo de maneira formativa e personalizada. Nesse contexto, esta tese desenvolve um recomendador automático de atividades pedagógicas para acompanhar e promover competências do sujeito complexo na EaD. O desenvolvimento ocorreu em duas etapas integradas. A primeira consistiu na construção e no refinamento da rotulação de múltiplas atividades do Moodle segundo sete competências do sujeito complexo, apoiada por análise quantitativa, resultando em uma matriz atividade×competência validada por educadores experientes no uso do Moodle. Na segunda etapa, projetou-se o recomendador M-COMPASS, a partir da adaptação do Dynamic Key-Value Memory Networks (DKVMN), incorporando memória dinâmica e mecanismos de atenção. As principais modificações incluem a introdução de sinais comportamentais dos estudantes via consultas SQL e a atenção por competência, que também fundamenta um novo modelo do estudante. Experimentos em três disciplinas de um curso de Licenciatura em Computação indicaram evidências consistentes: (i) a adesão às recomendações associa-se a melhores desempenhos (correlações positivas intra-módulo e no agregado); (ii) padrões de dose–resposta por competência, com ganhos observáveis tanto no curto prazo quanto no acumulado dos módulos; e (iii) estabilidade de treinamento, com queda regular de loss e interpretação de casos individuais por atenção por competência e gráficos radar. As análises também orientaram um ciclo de melhoria do instrumento diagnóstico Ridge+LOO sobre consultas SQL), reduzindo redundâncias e corrigindo colunas constantes. Como contribuição, apresenta-se um pipeline completo Moodle→SQL→modelo do estudante→recomendação explicável, alinhado à Teoria do Pensamento Complexo, além de uma adaptação do DKVMN para múltiplas competências por atividade, com justificativas pedagógicas.
Abstract: A persistent challenge in Virtual Learning Environments (VLEs) is the lack of mechanisms to track, over time, higher-order competencies—such as autonomy, cooperation and metacognition—despite the abundance of interaction traces recorded in these platforms. Such tracking can support formative and personalized study guidance. In this context, this thesis develops an automatic pedagogical activity recommender to monitor and foster complex subject competencies in Distance Education. The work was developed in two integrated stages. First, multiple Moodle activities were constructed and refined through competency labeling based on seven complex-subject competencies, supported by quantitative analysis, resulting in an activity×competency matrix validated by educators experienced with Moodle. Second, the M-COMPASS recommender was designed by adapting Dynamic Key-Value Memory Networks (DKVMN), incorporating dynamic memory and attention mechanisms. The main modifications include integrating students’ behavioral signals via SQL queries and introducing competency-level attention, which also grounds a new student model. Experiments conducted in three courses within a Computing Teacher Education program provided consistent evidence: (i) adherence to recommendations is associated with better performance (positive intra-module and overall correlations); (ii) competency-level dose–response patterns, with gains observed both in the short term and cumulatively across modules; and (iii) training stability, indicated by a regular decrease in loss and interpretable individual cases via competency attention and radar charts. The analyses also supported an instrument-improvement cycle (Ridge+LOO diagnostics over SQL queries), reducing redundancies and correcting constant columns. Overall, the thesis contributes a full Moodle→SQL→student model→explainable recommendation pipeline aligned with Complex Thinking Theory, and a DKVMN adaptation for multiple competencies per activity with pedagogical justifications.
Keywords: Sistemas de Recomendação Educacionais
Rastreamento de Competências
DKVMN
Teoria do Pensamento Complexo
Educação a Distância
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE INFORMACAO
Subject: Computação
Inteligência artificial
Ensino a distância
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: OLIVEIRA, Gustavo Prado. Recomendação automática de atividades e rastreamento de competências do sujeito complexo em ambientes virtuais de ensino e aprendizagem. 2025. 223 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.698
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.698
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47982
Date of defense: 8-Dec-2025
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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