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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3215-0367
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Pedagogical AI-based architecture for encouraging self-regulated learning behavior in students
Alternate title (s): Arquitetura pedagógica baseada em IA para incentivar o comportamento de aprendizagem autorregulada em estudantes
Author: Lima, Geycy Dyany Oliveira
First Advisor: Dorça, Fabiano Azevedo
First coorientator: Araújo, Rafael Dias
First member of the Committee: Cattelan, Renan Gonçalves
Second member of the Committee: Tinoco, Claudiney Ramos
Third member of the Committee: Menezes, Crediné Silva
Fourth member of the Committee: Pimentel, Andrey Ricardo
Summary: Com o avanço das tecnologias educacionais, os Ambientes Virtuais de Aprendizagem tornaram-seessenciaisparaapromoçãodenovosmétodosdeensinoeaprendizagem, espe- cialmente na educação a distância e em contextos híbridos. Esses ambientes possibilitam que os estudantes acessem conteúdos, realizem atividades e interajam com colegas e pro- fessores de forma flexível e personalizada. Nesse cenário, a Aprendizagem Autorregulada, do Inglês Self-Regulated Learning, destaca-se como competência-chave, pois capacita os estudantes a gerenciar, monitorar e direcionar autonomamente seu próprio processo de aprendizagem. Este estudo propõe e valida uma Arquitetura Pedagógica apoiada por In- teligênciaArtificialparafomentaraSRLemAVAs, visandoampliaraautonomiaeoenga- jamentodosestudantes. Inicialmente, foiconduzidaumarevisãosistemáticadaliteratura, queidentificoulacunasdepesquisaeorientouaconcepçãodaAP.Emseguida, realizaram- se Provas de Conceito com dados do Open University Learning Analytics Dataset e do Moodle do IFSULDEMINAS – Campus Carmo de Minas, aplicando técnicas de Miner- ação de Dados Educacionais e algoritmos de agrupamento. Essas análises permitiram identificar padrões de comportamento, perfis de SRL e correlações significativas entre engajamento e desempenho acadêmico. Na etapa final, a AP foi implementada e avali- ada no contexto de um curso online de Introdução à Programação em Python. Entre os recursos integrados ao AVA, destaca-se o plugin Time Tracker SRL, desenvolvido para monitorar o tempo dedicado às atividades avaliativas e fornecer feedback automatizado. Outros plugins, como Completion Progress, Analytics Graphs e OpenAI Chat, também foram utilizados para apoiar o processo de autorregulação. Os resultados mostraram que a AP teve impacto significativo na promoção da SRL, com correlação positiva entre enga- jamento e desempenho acadêmico. A triangulação das evidências — baseada na análise dos logs do AVA, nos questionários de autorregulação e nas entrevistas com grupos focais — comprovou a eficácia da AP, validando seu potencial para desenvolver habilidades de SRL, promover autonomia e melhorar o desempenho dos estudantes. Assim, a proposta configura-se como uma solução inovadora, escalável e adaptável para apoiar e personalizar a aprendizagem em AVAs.
Abstract: With the advancement of educational technologies, Virtual Learning Environments have become essential for promoting new teaching and learning methods, especially in distance education and hybrid contexts. These environments allow students to access content, complete activities, and interact with peers and instructors in a flexible and personalized manner. In this scenario, Self-Regulated Learning stands out as a key com- petency, as it enables learners to autonomously manage, monitor, and direct their own learning process. This study proposes and validates an Artificial Intelligence - supported Pedagogical Architecture to foster SRL in VLEs, aiming to enhance students’ autonomy and engagement. Initially, a systematic literature review was conducted, which identified research gaps and guided the PA design. Subsequently, Proofs of Concept were carried out using data from the Open University Learning Analytics Dataset and from Moodle at IFSULDEMINAS – Campus Carmo de Minas, applying Educational Data Mining tech- niques and clustering algorithms. These analyzes allowed the identification of behavioral patterns, SRL profiles, and significant correlations between engagement and academic performance. In the final stage, the PA was implemented and evaluated in the context of an online Introduction to Python Programming course. Among the resources integrated into the VLE, the Time Tracker SRL plugin stands out, developed to monitor the time dedicated to learning activities and provide automated feedback. Other plugins, such as Configure Reports, Completion Progress, Analytics Graphs, and OpenAI Chat, were also employed to support the self-regulation process. The results showed that the PA had a significant impact in promoting SRL, with a positive correlation between engagement and academic performance. The triangulation of evidence—based on VLE log analysis, self-regulation questionnaires, and focus group interviews—confirmed the effectiveness of the PA, validating its potential to develop SRL skills, foster autonomy, and improve stu- dent performance. Thus, the proposed approach constitutes an innovative, scalable, and adaptable solution to support and personalize learning in VLEs.
Keywords: Virtual Learning Environments
Educational Data Mining
Self-Regulated Learning
Pedagogical Architecture
Ambientes Virtuais de Aprendizagem
Mineração de Dados Educa- cionais
Aprendizagem Autorregulada
Arquitetura Pedagógica
Computação
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Subject: Computação
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: LIMA, Geycy Dyany Oliveira. Pedagogical AI-based architecture for encouraging self-regulated learning behavior in students. 2025. 172 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.709.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.709
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48732
Date of defense: 11-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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