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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-2580-7869
Tipo de documento: Tese
Tipo de acceso: Acesso Embargado
Fecha de embargo: 2027-12-17
Título: Um framework apoiado por inteligência artificial para análise de aprendizagem autorregulada de estudantes em ambientes virtuais de aprendizagem
Título (s) alternativo (s): An aI-supported framework for analyzing students’ self-regulated learning in virtual learning environments
Autor: Costa, Juliete Aparecida Ramos
Primer orientador: Dorça, Fabiano Azevedo
Primer coorientador: Araújo, Rafael Dias
Primer miembro de la banca: Cattelan, Renan Gonçalves
Segundo miembro de la banca: Nascimento, Marcelo Zanchetta do
Tercer miembro de la banca: Rodrigues, Rodrigo Lins
Cuarto miembro de la banca: Harada, Elaine
Resumen: O avanço das tecnologias digitais transformou os processos de ensino e aprendizagem, tornando os Ambientes Virtuais de Aprendizagem e os Ambientes Inteligentes de Aprendizagem espaços centrais para a investigação do comportamento estudantil. Esses ambientes geram grandes volumes de dados de interação que possibilitam analisar como os estudantes planejam, monitoram e avaliam suas estratégias de estudo, dimensões fundamentais da aprendizagem autorregulada. No entanto, transformar esses registros em indicadores válidos, interpretáveis e pedagogicamente significativos ainda representa um desafio para a pesquisa educacional. Esta tese propõe e valida o Framework EDM, um modelo metodológico fundamentado em Mineração de Dados Educacionais, desenvolvido para identificar e analisar comportamentos de aprendizagem autorregulada a partir de dados interacionais. O framework organiza de forma sistemática as etapas de coleta, pré-processamento, mineração e interpretação dos dados, integrando fundamentos da psicologia educacional, com ênfase no modelo de autorregulação de Zimmerman, e técnicas de agrupamento não supervisionado. Ao longo da pesquisa, foram testados e comparados os algoritmos K-Means, HDBSCAN e Agglomerative Clustering, aplicados em quatro estudos de caso articulados, que evoluíram de uma prova de conceito até a aplicação prática em um contexto educacional real. No estudo de caso final, realizado em um curso real de “Introdução à Linguagem Python”, foram aplicadas abordagens de clusterização hierárquica (Agglomerative) e não hierárquica (K-Means), com uma solução parcimoniosa de dois clusters para a detecção de perfis de baixa e alta autorregulação da aprendizagem ao longo do curso. Os resultados demonstraram que estudantes com maior nível de autorregulação apresentaram padrões mais consistentes de engajamento com os recursos educacionais e melhor desempenho acadêmico. Diferenças estatisticamente significativas entre os perfis identificados foram observadas em múltiplos momentos do curso, reforçando a consistência da abordagem proposta. De modo geral, os resultados confirmam que é possível identificar evidências consistentes de autorregulação da aprendizagem a partir de dados de interação em ambientes virtuais, evidenciando a eficácia dos algoritmos de agrupamento na formação de perfis coerentes com as dimensões teóricas da aprendizagem autorregulada. A tese contribui para o avanço do estado da arte ao oferecer um processo metodológico que integra fundamentos teóricos e procedimentos computacionais, apoiando o desenvolvimento de sistemas educacionais mais adaptativos, personalizados e sensíveis às estratégias autorregulatórias dos estudantes.
Abstract: The advancement of digital technologies has transformed teaching and learning processes, making Virtual Learning Environments and Intelligent Learning Environments central spaces for investigating student behavior. These environments generate large volumes of interaction data that enable the analysis of how students plan, monitor, and evaluate their study strategies, which are fundamental dimensions of self-regulated learning. However, transforming these records into valid, interpretable, and pedagogically meaningful indicators still represents a challenge for educational research. This thesis proposes and validates the EDM Framework, a methodological model grounded in Educational Data Mining, developed to identify and analyze self-regulated learning behaviors based on interaction data. The framework systematically organizes the stages of data collection, preprocessing, mining, and interpretation, integrating principles from educational psychology, with emphasis on Zimmerman’s self-regulated learning model, and unsupervised clustering techniques. Throughout the research, the K-Means, HDBSCAN, and Agglomerative Clustering algorithms were tested and compared across four articulated case studies, which evolved from a proof of concept to practical application in a real educational context. In the final case study, conducted in a real “Introduction to Python Language” course, both hierarchical (Agglomerative) and non-hierarchical (K-Means) clustering approaches were applied using a parsimonious two-cluster solution to detect low and high self-regulated learning profiles over the duration of the course. The results showed that students with higher levels of self-regulated learning exhibited more consistent engagement patterns with educational resources and achieved better academic performance. Statistically significant differences between the identified profiles were observed at multiple points throughout the course, reinforcing the consistency of the proposed approach. Overall, the findings confirm that it is possible to identify consistent evidence of self-regulated learning from interaction data in virtual learning environments, demonstrating the effectiveness of clustering algorithms in forming profiles aligned with the theoretical dimensions of self-regulated learning. This thesis contributes to the advancement of the state of the art by offering a methodological process that integrates theoretical foundations and computational procedures, supporting the development of more adaptive, personalized educational systems that are sensitive to students’ self-regulatory strategies.
Palabras clave: Ambientes Virtual de Aprendizagem
Virtual Learning Environments
Inteligência Artificial
Artificial Intelligence
Mineração de Dados Educacionais
Educational Data Mining
Agrupamento de Dados
Data Clustering
Aprendizagem Autorregulada
Self-Regulated Learning
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Tema: Computação
Inteligência artificial
Ambientes virtuais
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Cita: COSTA, Juliete Aparecida Ramos. Um framework apoiado por inteligência artificial para análise de aprendizagem autorregulada de estudantes em ambientes virtuais de aprendizagem. 2025. 179 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.730.
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.730
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48745
Fecha de defensa: 17-dic-2025
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): 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.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Aparece en las colecciones:TESE - Ciência da Computação

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