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Type: Dissertação
Title: Confiabilidade e interpretação dos modelos de aprendizado de máquina em ambientes virtuais de aprendizagem com análise de desempenho e conformal prediction
Authors: Silva Filho, Francisco Romes da
Advisor: Paillard, Gabriel Antoine Louis
Co-advisor: Carmo, Rafael Augusto Ferreira do
Keywords in Brazilian Portuguese : aprendizado do computador;ambientes virtuais de aprendizagem;fórum
Knowledge Areas - CNPq: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Issue Date: 2024
Citation: SILVA FILHO, Francisco Romes da. Confiabilidade e interpretação dos modelos de aprendizado de máquina em ambientes virtuais de aprendizagem com análise de desempenho e conformal prediction. 2024. 76 f. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Ceará, Campus de Quixadá, Programa de Pós-Graduação em Computação, Quixadá, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVAs) são plataformas educacionais cujo uso pode potencializar a fixação do conhecimento nas diversas áreas do saber, seja na modalidade de Educação a Distância, Ensino Híbrido ou até Ensino Presencial. Dentre os diversos recursos presentes, os fóruns possibilitam, de forma assíncrona, a colaboração e comunicação entre os seus participantes. Este trabalho explora as características, desafios e limitações do uso de aprendizado de máquina (AM) em AVAs e fóruns de educação a distância. AVAs têm se tornado uma ferramenta essencial na educação moderna, proporcionando flexibilidade e acesso ao conhecimento em um formato remoto. No entanto, a integração de AM nestes ambientes apresenta desafios significativos, principalmente relacionados à interpretação e profundidade na discussão dos resultados obtidos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é propor uma estratégia integrada para a construção de projetos de aprendizado de máquina em ambientes virtuais de aprendizagem, no contexto da educação a distância, que utilizam fóruns como parte de suas atividades. O trabalho resultante desta pesquisa traz – além de uma revisão sistemática para identificar as principais características das soluções propostas com aprendizado de máquina aplicadas em fóruns de AVAs – um estudo de caso que propôs um classificador de texto binário para inferir características como autonomia, a partir da troca de mensagens em fóruns e a classificação das mensagens com base na teoria do diálogo Freireano, além de analisar o desempenho de dois métodos de codificação de texto: Sentence-BERT e TF-IDF. Apresentamos outro estudo de caso que apresenta formas de aplicar conformal prediction em um projeto de AM. Fornencendo assim com a junção desses resultados uma estratégia e recomendações para construir projetos de AM com replicabilidade, análises com mais compreensãos dos próprios resultados e confiabilidade baseado em métodos conhecidos pela literatura e com pouco custo de uso. Através de estudos de caso e simulações, demonstramos como a aplicação dessas técnicas pode revelar descobertas mais detalhadas e promover um uso mais eficaz do AM na educação a distância. Ao final, este trabalho contribui para a literatura ao fornecer alternativas viáveis para a análise crítica dos resultados de ML em contextos educacionais, promovendo uma melhor compreensão e utilização dessas tecnologias em AVAs e fóruns de educação a distância.
Abstract: Virtual Learning Environments (VLEs) are educational platforms that can enhance knowledge retention across various fields, whether in Distance Education, Hybrid Learning, or even Faceto-Face Learning. Among the numerous available resources, forums enable asynchronous collaboration and communication among participants. This paper explores the characteristics, challenges, and limitations of using machine learning (ML) in VLEs and distance education forums. VLEs have become essential tools in modern education, offering flexibility and access to knowledge in a remote format. However, the integration of ML in these environments presents significant challenges, particularly related to the interpretation and depth of the discussion of results. In this context, the objective of this work is to propose an integrated strategy for building machine learning projects in virtual learning environments, in the context of distance education, which use forums as part of their activities. The research resulting from this study presents – in addition to a systematic review to identify the main characteristics of ML solutions applied in VLE forums – a case study proposing a binary text classifier to infer characteristics like autonomy based on message exchange in forums and message classification based on Freirean dialogue theory, as well as analyzing the performance of two text encoding methods: Sentence-BERT and TF-IDF. Another case study is presented that showcases methods for applying conformal prediction in an ML project. These combined results provide a strategy and recommendations for building ML projects with replicability, more comprehensive result analyses, and reliability, based on methods well-known in the literature and with low cost of use. Through case studies and simulations, we demonstrate how applying these techniques can reveal more detailed insights and promote more effective ML use in distance education. In conclusion, this work contributes to the literature by offering viable alternatives for critical analysis of ML results in educational contexts, promoting a better understanding and utilization of these technologies in VLEs and distance education forums.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79558
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/4427578264303416
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5080-1688
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/3102406452063651
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:PCOMP - Dissertações defendidas na UFC

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