Uso de um método preditivo para inferir a zona de aprendizagem de alunos de programação em um ambiente de correção automática de código

dc.contributor.advisor-co1Oliveira, David Braga Fernandes de
dc.contributor.advisor1Oliveira, Elaine Harada Teixeira de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6553721651836761por
dc.contributor.referee1Cristo, Marco Antonio Pinheiro de
dc.contributor.referee2Isotani, Seiji
dc.creatorPereira, Filipe Dwan
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1043535741108408por
dc.date.issued2018-03-29
dc.description.abstractCS1 (first year programming) classes are known to have a high dropout and non-pass rate. Thus, there have been many studies attempting to predict and alleviate CS1 student performance. Knowing about student performance in advance can be useful for many reasons. For example, teachers can apply specific actions to help learners who are struggling, as well as provide more challenging activities to high-achievers. Initial studies used static factors, such as: high school grades, age, gender. However, student behavior is dynamic and, as such, a data-driven approach has been gaining more attention, since many universities are using web-based environments to support CS1 classes. Thereby, many researchers have started extracting student behavior by cleaning data collected from these environments and using them as features in machine learning (ML) models. Recently, the research community has proposed many predictive methods available, even though many of these studies would need to be replicated, to check if they are context-sensitive. Thus, we have collected a set of successful features correlated with the student grade used in related studies, compiling the best ML attributes, as well as adding new features, and applying them on a database representing 486 CS1 students. The set of features was used in ML pipelines which were optimized with two approaches: hyperparameter-tuning with random search and genetic programming. As a result, we achieved an accuracy of 74.44%, using data from the first two weeks to predict student final grade, which outperforms a state-of-the-art research applied to the same dataset. It is also worth noting that from the eighth week of class, the method achieved accuracy between 85% and 90.62%.eng
dc.description.resumoEm média, um terço dos alunos no mundo reprova em disciplinas de introdução à programação de computadores (IPC). Assim, muitos estudos vêm sendo conduzidos a fim de inferir o desempenho de estudantes de turmas de IPC. Inicialmente, pesquisadores investigavam a relação das notas dos alunos com fatores estáticos como: notas no ensino médio, gênero, idade e outros. Entretanto, o comportamento dos estudantes é dinâmico e, dessa forma, abordagens orientadas aos dados vêm ganhando atenção, uma vez que muitas universidades utilizam ambientes web para turmas de programação como juízes online. Com efeito, muitos pesquisadores vêm extraindo e tratando os dados dos estudantes a partir desses ambientes e usando-os como atributos de algoritmos de aprendizagem de máquina para a construção de modelos preditivos. No entanto, a comunidade científica sugere que tais estudos sejam reproduzidos a fim de investigar se eles são generalizáveis a outras bases de dados educacionais. Neste sentido, neste trabalho apresentou-se um método que emprega um conjunto de atributos correlacionados com as notas dos estudantes, sendo alguns baseados em trabalhos relacionados e outros propostos nesta pesquisa, a fim de realizar a predição do desempenho dos alunos nas avaliações intermediárias e nas médias finais. Tal método foi aplicado a uma base de dados com 486 alunos de IPC. O conjunto de atributos chamado de perfil de programação foi empregado em algoritmos de aprendizagem de máquina e otimizado utilizando duas abordagens: a) ajuste de hiperparâmetros com random search e b) construção do pipeline de aprendizagem de máquina utilizando algoritmos evolutivos. Como resultado, atingiu-se 74,44% de acurácia na tarefa de identificar se os alunos iriam ser reprovados ou aprovados usando os dados das duas semanas de aula em uma base de dados balanceada. Esse resultado foi estatisticamente superior ao baseline. Destaca-se ainda que a partir da oitava semana de aula, o método atingiu acurácias entre 85% e 90,62%.por
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationPEREIRA, Filipe Dwan. Uso de um método preditivo para inferir a zona de aprendizagem de alunos de programação em um ambiente de correção automática de código. 2018. 118 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2018.por
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/6425
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentInstituto de Computaçãopor
dc.publisher.initialsUFAMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Informáticapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAlunos de programaçãopor
dc.subjectAaprendizagem de máquinapor
dc.subjectLearning analyticseng
dc.subjectData-driven - Métricas de softwarepor
dc.subjectJuízes onlinepor
dc.subjectProgramming studentseng
dc.subjectMachine learningeng
dc.subjectLearning analyticseng
dc.subjectGenetic programmingeng
dc.subject.cnpqCIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃOpor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br//retrieve/22111/Filipe%20Dwan.pdf.jpg*
dc.titleUso de um método preditivo para inferir a zona de aprendizagem de alunos de programação em um ambiente de correção automática de códigopor
dc.typeDissertaçãopor

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