Reuse of Software Assets for the NASA Earth Science Decadal Survey Missions

Software assets from existing Earth science missions can be reused for the new decadal survey missions that are being planned by NASA in response to the 2007 Earth Science National Research Council (NRC) Study. The new missions will require the development of software to curate, process, and disseminate the data to science users of interest and to the broader NASA mission community. In this paper, we discuss new tools and a blossoming community that are being developed by the Earth Science Data System (ESDS) Software Reuse Working Group (SRWG) to improve capabilities for reusing NASA software assets

A goal-oriented approach for the generation and evaluation of alternative architectures

There is a recognized gap between requirements and architectures. There is also evidence that architecture evaluation, when done at the early phases of the development lifecycle, is an effective way to ensure the quality attributes of the final system. As quality attributes may be satisfied at a different extent by different alternative architectural solutions, an exploration and evaluation of alternatives is often needed. In order to address this issue at the requirements level, we propose to model architectures using the i* framework, a goal-oriented modelling language that allows to represent the functional and non-functional requirements of an architecture using actors and dependencies instead of components and connectors. Once the architectures are modelled, we propose guidelines for the generation of alternative architectures based upon existing architectural patterns, and for the definition of structural metrics for the evaluation of the resulting alternative models. The applicability of the approach is shown with the Home Service Robot case study.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Enforcing Customization in e-Learning Systems: an ontology and product line-based approach

In the era of e-Learning, educational materials are considered a crucial point for all the stakeholders. On the one hand, instructors aim at creating learning materials that meet the needs and expectations of learners easily and effec-tively; On the other hand, learners want to acquire knowledge in a way that suits their characteristics and preferences. Consequently, the provision and customization of educational materials to meet the needs of learners is a constant challenge and is currently synonymous with technological devel-opment. Promoting the personalization of learning materials, especially dur-ing their development, will help to produce customized learning materials for specific learners' needs. The main objective of this thesis is to reinforce and strengthen Reuse, Cus-tomization and Ease of Production issues in e-Learning materials during the development process. The thesis deals with the design of a framework based on ontologies and product lines to develop customized Learning Objects (LOs). With this framework, the development of learning materials has the following advantages: (i) large-scale production, (ii) faster development time, (iii) greater (re) use of resources. The proposed framework is the main contribution of this thesis, and is char-acterized by the combination of three models: the Content Model, which addresses important points related to the structure of learning materials, their granularity and levels of aggregation; the Customization Model, which con-siders specific learner characteristics and preferences to customize the learn-ing materials; and the LO Product Line (LOPL) model, which handles the subject of variability and creates matter-them in an easy and flexible way. With these models, instructors can not only develop learning materials, but also reuse and customize them during development. An additional contribution is the Customization Model, which is based on the Learning Style Model (LSM) concept. Based on the study of seven of them, a Global Learning Style Model Ontology (GLSMO) has been con-structed to help instructors with information on the apprentice's characteris-tics and to recommend appropriate LOs for customization. The results of our work have been reflected in the design of an authoring tool for learning materials called LOAT. They have described their require-ments, the elements of their architecture, and some details of their user inter-face. As an example of its use, it includes a case study that shows how its use in the development of some learning components.En la era del e¿Learning, los materiales educativos se consideran un punto crucial para todos los participantes. Por un lado, los instructores tienen como objetivo crear materiales de aprendizaje que satisfagan las necesidades y ex-pectativas de los alumnos de manera fácil y efectiva; por otro lado, los alumnos quieren adquirir conocimientos de una manera que se adapte a sus características y preferencias. En consecuencia, la provisión y personaliza-ción de materiales educativos para satisfacer las necesidades de los estudian-tes es un desafío constante y es actualmente sinónimo de desarrollo tecnoló-gico. El fomento de la personalización de los materiales de aprendizaje, es-pecialmente durante su desarrollo, ayudará a producir materiales de aprendi-zaje específicos para las necesidades específicas de los alumnos. El objetivo fundamental de esta tesis es reforzar y fortalecer los temas de Reutilización, Personalización y Facilidad de Producción en materiales de e-Learning durante el proceso de desarrollo. La tesis se ocupa del diseño de un marco basado en ontologías y líneas de productos para desarrollar objetos de aprendizaje personalizados. Con este marco, el desarrollo de materiales de aprendizaje tiene las siguientes ventajas: (i) producción a gran escala, (ii) tiempo de desarrollo más rápido, (iii) mayor (re)uso de recursos. El marco propuesto es la principal aportación de esta tesis, y se caracteriza por la combinación de tres modelos: el Modelo de Contenido, que aborda puntos importantes relacionados con la estructura de los materiales de aprendizaje, su granularidad y niveles de agregación, el Modelo de Persona-lización, que considera las características y preferencias específicas del alumno para personalizar los materiales de aprendizaje, y el modelo de Línea de productos LO (LOPL), que maneja el tema de la variabilidad y crea ma-teriales de manera fácil y flexible. Con estos modelos, los instructores no sólo pueden desarrollar materiales de aprendizaje, sino también reutilizarlos y personalizarlos durante el desarrollo. Una contribución adicional es el modelo de personalización, que se basa en el concepto de modelo de estilo de aprendizaje. A partir del estudio de siete de ellos, se ha construido una Ontología de Modelo de Estilo de Aprendiza-je Global para ayudar a los instructores con información sobre las caracterís-ticas del aprendiz y recomendarlos apropiados para personalización. Los resultados de nuestro trabajo se han plasmado en el diseño de una he-rramienta de autor de materiales de aprendizaje llamada LOAT. Se han des-crito sus requisitos, los elementos de su arquitectura, y algunos detalles de su interfaz de usuario. Como ejemplo de su uso, se incluye un caso de estudio que muestra cómo su empleo en el desarrollo de algunos componentes de aprendizaje.En l'era de l'e¿Learning, els materials educatius es consideren un punt crucial per a tots els participants. D'una banda, els instructors tenen com a objectiu crear materials d'aprenentatge que satisfacen les necessitats i expectatives dels alumnes de manera fàcil i efectiva; d'altra banda, els alumnes volen ad-quirir coneixements d'una manera que s'adapte a les seues característiques i preferències. En conseqüència, la provisio' i personalitzacio' de materials edu-catius per a satisfer les necessitats dels estudiants és un desafiament constant i és actualment sinònim de desenvolupament tecnològic. El foment de la personalitzacio' dels materials d'aprenentatge, especialment durant el seu desenvolupament, ajudarà a produir materials d'aprenentatge específics per a les necessitats concretes dels alumnes. L'objectiu fonamental d'aquesta tesi és reforçar i enfortir els temes de Reutilització, Personalització i Facilitat de Producció en materials d'e-Learning durant el procés de desenvolupament. La tesi s'ocupa del disseny d'un marc basat en ontologies i línia de productes per a desenvolupar objec-tes d'aprenentatge personalitzats. Amb aquest marc, el desenvolupament de materials d'aprenentatge té els següents avantatges: (i) produccio' a gran esca-la, (ii) temps de desenvolupament mes ràpid, (iii) major (re)ús de recursos. El marc proposat és la principal aportacio' d'aquesta tesi, i es caracteritza per la combinacio' de tres models: el Model de Contingut, que aborda punts im-portants relacionats amb l'estructura dels materials d'aprenentatge, la se-ua granularitat i nivells d'agregació, el Model de Línia de Producte, que ges-tiona el tema de la variabilitat i crea materials d'aprenentatge de manera fàcil i flexible. Amb aquests models, els instructors no solament poden desenvolu-par materials d'aprenentatge, sinó que també poden reutilitzar-los i personalit-zar-los durant el desenvolupament. Una contribucio' addicional és el Model de Personalitzacio', que es basa en el concepte de model d'estil d'aprenentatge. A partir de l'estudi de set d'ells, s'ha construït una Ontologia de Model d'Estil d'Aprenentatge Global per a ajudar als instructors amb informacio' sobre les característiques de l'aprenent i recomanar els apropiats per a personalitzacio'. Els resultats del nostre treball s'han plasmat en el disseny d'una eina d'autor de materials d'aprenentatge anomenada LOAT. S'han descrit els seus requi-sits, els elements de la seua arquitectura, i alguns detalls de la seua interfície d'usuari. Com a exemple del seu ús, s'inclou un cas d'estudi que mostra com és el desenvolupament d'alguns components d'aprenentatge.Ezzat Labib Awad, A. (2017). Enforcing Customization in e-Learning Systems: an ontology and product line-based approach [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90515TESI

Enhancing the modelling perspective of process performance management.

La Gestión del Rendimiento de los Procesos, que comprende las etapas de planificación, supervisión y control del rendimiento de los procesos de negocio, se considera una parte esencial de la gestión de los procesos de negocio y proporciona detalles de cómo se pueden diseñar y rediseñar los procesos de negocio para mejorar su rendimiento. El rendimiento de los procesos de negocio suele medirse por medio de indicadores de rendimiento de procesos (PPI, por sus siglas en inglés), que se evalúan y monitorizan con el fin de determinar si los objetivos estratégicos y operativos están siendo alcanzados. Al igual que los procesos de negocio, y en realidad junto con ellos, estos PPIs deben ser definidos y modelados, por lo que en esta tesis, nos centramos en su Perspectiva de Modelado. Esta perspectiva nos permite describir en detalle todos los PPIs asociados a un proceso de negocio, especificando el conjunto de atributos que los definen y la información que se necesita obtener del proceso de negocio para su cálculo. La mayoría de las propuestas relacionadas con la medición del rendimiento de los procesos de negocio se han centrado en la medición del rendimiento de los procesos de negocio estructurados, repetitivos y altamente definidos. Los cambios y los nuevos requisitos de las empresas han dado lugar a nuevas necesidades en la gestión de los procesos de negocio, que requieren más flexibilidad, por ejemplo, para gestionar colecciones de alternativas de procesos de negocio y procesos altamente dinámicos e intensivos en conocimientos. Sin embargo, las técnicas actuales de gestión del rendimiento de los procesos no han evolucionado al mismo ritmo que los procesos de negocio. Esas propuestas no pueden ser utilizadas “tal cual” en escenarios con procesos de negocio que requieren más flexibilidad porque esos procesos tienen una naturaleza diferente. Por ejemplo, esas propuestas no son capaces de definir PPIs en colecciones de procesos de negocio o de definir PPIs teniendo en cuenta elementos del proceso que no suelen estar presentes en procesos tradicionales, tales como decisiones, interacciones o colaboraciones entre participantes; generando así una brecha entre los procesos de negocio y la medición de su rendimiento. Para hacer frente a este reto, esta tesis pretende ampliar los límites actuales de la medición del rendimiento de los procesos. Para ello, nos basamos en técnicas ya existentes y bien fundamentadas, principalmente aplicables a procesos de negocio estructurados cuyo comportamiento se conoce en su mayor parte a priori, y los ampliamos para hacer frente a los nuevos requisitos identificados. Específicamente, proponemos un conjunto de artefactos que se centran en la definición y la perspectiva de modelado de las medidas e indicadores de rendimiento. Primero, proponemos la extensión del metamodelo PPINOT, un metamodelo previamente utilizado para la definición y modelado de indicadores de rendimiento de procesos, en cuatro direcciones: la reutilización total o parcial de definiciones de PPIs; el modelado de PPIs teniendo en cuenta la variabilidad de los procesos y de los propios PPIs; la definición de PPIs sobre procesos intensivos del conocimiento y la relación de la definición de PPIs con un conjunto particular de elementos de los proceso, como las decisiones. Las extensiones del metamodelo son diseñadas para trabajar con propuestas relevantes en cada una de las áreas abordadas, como KIPO (Knowledge-Intensive Process Ontology), una ontología que proporciona constructores para la definición de procesos intensivos en conocimiento; DMN (Decision Model and Notation), un estándar para la definición y modelado de decisiones; Provop y C-iEPC, dos lenguajes de modelado de procesos de negocio asociados a la variabilidad. Para facilitar la representación de las definiciones y modelos de PPIs, también se propone la extensión de las dos notaciones del PPINOT: Visual PPINOT, una notación gráfica y la notación basada en plantillas que utiliza patrones lingüísticos para las definiciones de PPI. Además de estas extensiones, también proponemos dos contribuciones más: una metodología basada en la integración de PPINOT y KIPO, y en los conceptos de indicadores lead y lag con el objetivo de guiar a los participantes en la implementación de PPIs de acuerdo a las metas de negocio, y directrices en forma de un conjunto de pasos que pueden utilizarse para identificar las decisiones que afectan el rendimiento del proceso. Finalmente, también hemos dado los primeros pasos para implementar las extensiones del metamodelo en las herramientas de modelado de PPINOT. Específicamente hemos modificado el editor gráfico para facilitar el modelo de PPIs por medio de la reutilización de definiciones. Hemos validado las propuestas presentadas a través de diferentes escenarios y casos de estudio: analizando los procesos y las medidas de rendimiento del modelo de referencia SCOR (Supply Chain Operations Reference), utilizando medidas e indicadores proporcionados por el Servicio Andaluz de Salud (España) y a través de un caso de estudio en una empresa de outsourcing de tecnologías de la información y la comunicación en Brasil. Nuestra propuesta de “Mejorar la Perspectiva de Modelado de la Gestión del Rendimiento de Procesos” nos permite: reutilizar definiciones totales o parciales de PPIs en diferentes PPIs o procesos de negocio; definir PPIs en una colección de procesos de negocio (familia de procesos) teniendo en cuenta la variabilidad de los procesos y de los propios PPIs; definir PPIs sobre procesos intensivos en conocimiento; utilizar una metodología para guiar a los participantes en la implementación de PPIs de acuerdo con los objetivos de negocio; analizar el impacto sobre los PPI, de las decisiones relacionadas con los procesos de negocio; definir indicadores de rendimiento de las decisiones (DPIs) para medir el rendimiento de las decisiones relacionadas con los procesos de negocio; y utilizar la información sobre el rendimiento del proceso en la definición de decisiones

On the Road to Telemedicine Maturity: A Systematic Review and Classification of Telemedicine Maturity Models

Telemedicine, seen as a solution for growing healthcare problems, is still not reaching its full potential. Telemedicine pilots can result in high costs, without successfully increasing patients’ wellbeing as intended. Appropriate tools for scaling up telemedicine, like prescriptive maturity models, are needed. They can help people to assess the status quo and make progress with the scaling up process by presenting them with pre-defined improvement measures. Prior research has already led to the development of such tools, but an overview is still lacking as to which models fit which purpose and whether the measures presented are helpful and, if so, in what way. The aim of this research is to provide an overview and classification of existing prescriptive maturity models for telemedicine. A systematic literature review has been conducted and a classification scheme derived to assess the identified models. The resulting overview outlines a starting point for on-going research and presents a scheme for assessing existing models with regard to how fit they are for usage

Towards a sustainable open educational resources development model : tapping into the cognitive surplus of student-generated content

Open Educational Resources (OER) have created opportunities for learners around the world. Previous research investigated different OER development models for higher educational institutions and other educational communities. However, maintaining sustainability remains the main challenge of OER projects, as there is a high demand on raising awareness of the value of OER in higher education, as well as the need for expanding a participation base in the OER development process and improving the quality of OER. As a response to these challenges, the research documented in this thesis presents a new OER development model that establishes communities of practices around OER in higher educational institutions, where the knowledge production that takes place inside classrooms provides sustainable resources for the OER development process. OER literature also shows initiatives on engaging students in the OER development process, however, there is a lack of rigor research that shows the principles of engaging students in this process. Hence, this study is focused on identifying the design principles of the sustainable OER development model that engages students in generating OER. The model was designed to establish communities of practice of students and teachers to work collaboratively in generating learning resources. In the context of computing and information technology studies for undergraduate learning environments, students generate a surplus of projects in different study units with some projects repurposed, however, a surplus of projects that are generated on every academic semester are rarely tapped into. This abundance of knowledge production is described as ‘cognitive surplus’ and tapping into it can maximise the value of these projects. Therefore, the proposed OER development model taps into the cognitive surplus of student-generated content, where instead of generating summaries and portfolios, students create learning resources based on the unit topics using content authoring software tools. In this model, teachers work as facilitators and co-creators, providing evaluation of learning resources in order to be published as OER. To engage students in generating learning resources for OER, the learning assessment approach was taken from assessing student projects on reproducing information to a new level where students engaged in structuring, designing, collecting and evaluating content for generating learning resources which was then shared online as OER. These activities maximised students’ responsibilities, because sharing work online motivated them to improve the quality of the learning content. To be able to design a new OER development model, there was a need to understand the characteristics of the learning environment, including students, teachers and the learning material. In addition, developing a pedagogically informed approach to adopt the OER development model in learning environments, which can help with improving students’ learning performance and advance the teaching practices through open educational practices (OEP), was also required.Therefore, to fulfil these requirements, this thesis elaborates on the literature review of the related areas of the OER development model and provides analysis of the emerging concepts and related theories. The thesis also presents and reflects on the stages of model development, refinements and evaluation over the lifetime of the study, and provides practical evidence on the potential sustainability of the model in real-life learning environments