Authoring gamified intelligent tutoring systems.
Diego Dermeval, Diego Dermeval Medeiros Da Cunha Matos · 2017
Sistemas Tutores Inteligentes (STIs) tem recibo a atencao de academicos e profissionais desde da decada de 70. Tem havido um grande numero de estudos recentes em apoio da efetividade de STIs. Entretanto, e muito comum que estudantes fiquem desengajados ou entediados durante o processo de aprendizagem usando STIs. Para considerar explicitamente os aspectos motivacionais de estudantes, pesquisadores estao cada vez mais interessados em usar gamificacao em conjunto com STIs. Contudo, apesar de prover tutoria individualizada para estudantes e algum tipo de suporte para professores, estes usuarios nao tem recebido alta prioridade no desenvolvimento destes tipos de sistemas. De forma a contribuir para o uso ativo e personalizado de STIs gamificados por professores, tres problemas tecnicos devem ser considerados. Primeiro, projetar STI e muito complexo (deve-se considerar diferentes teorias, componentes e partes interessadas) e incluir gamificacao pode aumentar significativamente tal complexidade e variabilidade. Segundo, as funcionalidades de STIs gamificados podem ser usadas de acordo com varios elementos (ex.: nivel educacional, dominio de conhecimento, teorias de gamificacaoe STI, etc). Desta forma, e imprescindivel tirar proveito das teorias e praticas de ambos os topicos para reduzir o espaco de design destes sistemas. Terceiro, para efetivamente auxiliar professores a usarem ativamente estes sistemas, faz-se necessario prover uma solucao simples e usavel para eles. Para lidar com estes problemas, o principal objetivo desta tese e projetar uma solucao computacional de autoria para fornecer aos professores uma forma de personalizar as funcionalidades de STIs gamificados gerenciando a alta variabilidade destes sistemas e considerando as teorias/praticas de gamificacao e STI. Visando alcancar este objetivo, nos identificamos o espaco de variabilidade e o representamos por meio do uso de uma abordagem de modelagem de features baseada em ontologias (OntoSPL). Desenvolvemos um modelo ontologico integrado (Ontologia de tutoria gamificada ou Gamified tutoring ontology) que conecta elementos de design de jogos apoiados por evidencias no dominio de e-learning, alem de teorias e frameworks de gamificacao aos conceitos de STI. Finalmente, desenvolvemos uma solucao de autoria (chamada AGITS) que leva em consideracao tais ontologias para auxiliar professores na personalizacao de funcionalidades de STIs gamificados. As contribuicoes deste trabalho sao avaliadas por meio da conducao de quatro estudos empiricos: (1) conduzimos um experimento controlado para comparar a OntoSPL com uma abordagem de modelagem de features bem conhecida na literatura. Os resultados sugerem que esta abordagem e mais flexivel e requer menos tempo para mudar; (2) avaliamos o modelo ontologico integrado usando um metodo de avaliacao de ontologias (FOCA) com especialistas tanto de contexto academico quanto industrial. Os resultados sugerem que as ontologias estao atendendo adequadamente os papeis de representacao do conhecimento; (3) avaliamos versoes nao-interativas da solucao de autoria desenvolvida com 59 participantes. Os resultados indicam uma atitude favoravel ao uso da solucao de autoria projetada,nos quais os participantes concordaram que a solucao e facil de usar, usavel, simples, esteticamente atraente,tem um suporte bem percebido e alta credibilidade; e (4) avaliamos, por fim,versoes interativas (do zero e usando um modelo) da solucao de autoria com 41 professores. Os resultados sugerem que professores podem usar e reusar, com um alto nivel de aceitacao, uma solucao de autoria que inclui toda a complexidade de projetar STI gamificado.