Collaborative trails in e-learning environments

This deliverable focuses on collaboration within groups of learners, and hence collaborative trails. We begin by reviewing the theoretical background to collaborative learning and looking at the kinds of support that computers can give to groups of learners working collaboratively, and then look more deeply at some of the issues in designing environments to support collaborative learning trails and at tools and techniques, including collaborative filtering, that can be used for analysing collaborative trails. We then review the state-of-the-art in supporting collaborative learning in three different areas – experimental academic systems, systems using mobile technology (which are also generally academic), and commercially available systems. The final part of the deliverable presents three scenarios that show where technology that supports groups working collaboratively and producing collaborative trails may be heading in the near future

An information security model based on trustworthiness for enhancing security in on-line collaborative learning

L'objectiu principal d'aquesta tesi és incorporar propietats i serveis de la seguretat en sistemes d'informació en l'aprenentatge col·laboratiu en línia, seguint un model funcional basat en la valoració i predicció de la confiança. Aquesta tesi estableix com a punt de partença el disseny d'una solució de seguretat innovadora, basada en una metodologia pròpia per a oferir als dissenyadors i gestors de l'e-learning les línies mestres per a incorporar mesures de seguretat en l'aprenentatge col·laboratiu en línia. Aquestes guies cobreixen tots els aspectes sobre el disseny i la gestió que s'han de considerar en els processos relatius a l'e-learning, entre altres l'anàlisi de seguretat, el disseny d'activitats d'aprenentatge, la detecció d'accions anòmales o el processament de dades sobre confiança. La temàtica d'aquesta tesi té una naturalesa multidisciplinària i, al seu torn, les diferents disciplines que la formen estan íntimament relacionades. Les principals disciplines de què es tracta en aquesta tesi són l'aprenentatge col·laboratiu en línia, la seguretat en sistemes d'informació, els entorns virtuals d'aprenentatge (EVA) i la valoració i predicció de la confiança. Tenint en compte aquest àmbit d'aplicació, el problema de garantir la seguretat en els processos d'aprenentatge col·laboratiu en línia es resol amb un model híbrid construït sobre la base de solucions funcionals i tecnològiques, concretament modelatge de la confiança i solucions tecnològiques per a la seguretat en sistemes d'informació.El principal objetivo de esta tesis es incorporar propiedades y servicios de la seguridad en sistemas de información en el aprendizaje colaborativo en línea, siguiendo un modelo funcional basado en la valoración y predicción de la confianza. Esta tesis establece como punto de partida el diseño de una solución de seguridad innovadora, basada en una metodología propia para ofrecer a los diseñadores y gestores del e-learning las líneas maestras para incorporar medidas de seguridad en el aprendizaje colaborativo en línea. Estas guías cubren todos los aspectos sobre el diseño y la gestión que hay que considerar en los procesos relativos al e-learning, entre otros el análisis de la seguridad, el diseño de actividades de aprendizaje, la detección de acciones anómalas o el procesamiento de datos sobre confianza. La temática de esta tesis tiene una naturaleza multidisciplinar y, a su vez, las diferentes disciplinas que la forman están íntimamente relacionadas. Las principales disciplinas tratadas en esta tesis son el aprendizaje colaborativo en línea, la seguridad en sistemas de información, los entornos virtuales de aprendizaje (EVA) y la valoración y predicción de la confianza. Teniendo en cuenta este ámbito de aplicación, el problema de garantizar la seguridad en los procesos de aprendizaje colaborativo en línea se resuelve con un modelo híbrido construido en base a soluciones funcionales y tecnológicas, concretamente modelado de la confianza y soluciones tecnológicas para la seguridad en sistemas de información.This thesis' main goal is to incorporate information security properties and services into online collaborative learning using a functional approach based on trustworthiness assessment and prediction. As a result, this thesis aims to design an innovative security solution, based on methodological approaches, to provide e-learning designers and managers with guidelines for incorporating security into online collaborative learning. These guidelines include all processes involved in e-learning design and management, such as security analysis, learning activity design, detection of anomalous actions, trustworthiness data processing, and so on. The subject of this research is multidisciplinary in nature, with the different disciplines comprising it being closely related. The most significant ones are online collaborative learning, information security, learning management systems (LMS), and trustworthiness assessment and prediction models. Against this backdrop, the problem of securing collaborative online learning activities is tackled by a hybrid model based on functional and technological solutions, namely, trustworthiness modelling and information security technologies

Técnicas de computación social e información contextual para el desarrollo de actividades de aprendizaje colaborativo

[EN]Educational innovation is a field in which its processes has been greatly enriched by the use of Information and Communication Technologies (ICT). Thanks to technological advances, the use of learning models where information comes from many different sources is now usual. Likewise, student-student, student-device and device-device collaborations provides added value to the learning processes thanks to the fact that, through it, aspects such as communication, achievement of common goals or sharing resources. Within the educational innovation, we find as a great challenge the development of tools that facilitate the creation of innovative collaborative learning processes that improve the achievement of the objectives sought, with respect to individualized processes, and the fidelity of the students to the process through the use of contextual information. Moreover, the development of these solutions, that facilitate the work of teachers, developers and technicians encouraging the production of educational processes more attractive to students, presents itself as an ambitious challenge in which the perspectives of Ambient Intelligence and Social Computing play a key role. The doctoral dissertation presented here describes and evaluates CAFCLA, a framework specially conceived for the design, development and implementation of collaborative learning activities that make use of contextual information and that is based on the paradigms of Ambient Intelligence and Social Computing. CAFCLA is a flexible framework that covers the entire process of developing collaborative learning activities and hides all the difficulties involved in the use and integration of multiple technologies to its users. In order to evaluate the validity of the proposal, CAFCLA has supported the implementation of three concrete and different use cases. These experimental use cases have shown that, among other benefits, the use of Social Computing customizes the learning process, encourages collaboration, improves relationships, increases commitment, promotes behaviour change in users and enables learning to be maintained over time. In addition, in order to demonstrate the flexibility of the framework, these use cases have been developed in different scenarios (such as a museum, a public building or at home), different types of learning have been proposed (serious games, recommendations system orWebQuest) and different learning objectives have been chosen (academic, social and energy-efficient).[ES]La innovación educativa es un campo que ha sido enormemente enriquecido por el uso de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) en sus procesos. Gracias a los avances tecnológicos, actualmente es habitual el uso de modelos de aprendizaje donde la información proviene de numerosas y diferentes fuentes. De igual forma, la colaboración estudiante-estudiante, estudiante-dispositivo y dispositivo-dispositivo, proporciona un valor añadido a los procesos de aprendizaje gracias a que, a través de ella, se fomentan aspectos como la comunicación, la consecución de una meta común, o la compartición de recursos. Dentro de la innovación educativa encontramos como un gran desafío el desarrollo de herramientas que faciliten la creación de procesos de aprendizaje colaborativo innovadores que mejoren los resultados obtenidos, respecto a los procesos individualizados, y la fidelidad de los estudiantes al proceso mediante el uso de información contextual.Más aún, el desarrollo de soluciones que faciliten el trabajo a profesores, desarrolladores y técnicos, fomentando la producción de procesos educativos más atractivos para los estudiantes, se presenta como un ambicioso reto en el que las perspectivas de la Inteligencia Ambiental y la Computación Social juegan un papel fundamental. La tesis doctoral aquí presentada describe y evalúa CAFCLA, un framework especialmente concebido para el diseño, desarrollo e implementación de actividades de aprendizaje colaborativo que hagan uso de información contextual basándose en los paradigmas de la Inteligencia Ambiental y la Computación Social. CAFCLA es un framework flexible que abarca todo el proceso de desarrollo de actividades de aprendizaje colaborativo y oculta todas las dificultades que implican el uso e integración de múltiples tecnologías a sus usuarios. Para evaluar la validez de la propuesta realizada, CAFCLA ha soportado la implementación de tres casos de uso concretos y diferentes entre sí. Estos casos de uso experimentales han demostrado que, entre otros beneficios, el uso de la Computación Social personaliza el proceso de aprendizaje, fomenta la colaboración, mejora las relaciones, aumenta el compromiso, favorecen el cambio de comportamiento en los usuarios y mantiene su implicación en el proceso a lo largo del tiempo. Además, con el objetivo de demostrar la flexibilidad del framework, estos casos de uso se han desarrollado en diferentes escenarios (como un museo, un edificio público o el hogar), se han propuesto diferente tipos de aprendizaje (juegos serios, sistema de recomendaciones o WebQuest) y se han elegido diferentes objetivos de aprendizaje (académicos, sociales y de eficiencia energética)

Analysing, visualising and supporting collaborative learning using interactive tabletops

The key contribution of this thesis is a novel approach to design, implement and evaluate the conceptual and technological infrastructure that captures student’s activity at interactive tabletops and analyses these data through Interaction Data Analytics techniques to provide support to teachers by enhancing their awareness of student’s collaboration. To achieve the above, this thesis presents a series of carefully designed user studies to understand how to capture, analyse and distil indicators of collaborative learning. We perform this in three steps: the exploration of the feasibility of the approach, the construction of a novel solution and the execution of the conceptual proposal, both under controlled conditions and in the wild. A total of eight datasets were analysed for the studies that are described in this thesis. This work pioneered in a number of areas including the application of data mining techniques to study collaboration at the tabletop, a plug-in solution to add user-identification to a regular tabletop using a depth sensor and the first multi-tabletop classroom used to run authentic collaborative activities associated with the curricula. In summary, while the mechanisms, interfaces and studies presented in this thesis were mostly explored in the context of interactive tabletops, the findings are likely to be relevant to other forms of groupware and learning scenarios that can be implemented in real classrooms. Through the mechanisms, the studies conducted and our conceptual framework this thesis provides an important research foundation for the ways in which interactive tabletops, along with data mining and visualisation techniques, can be used to provide support to improve teacher’s understanding about student’s collaboration and learning in small groups

Constructing the Learning Environment in Classroom Convivial Computer Tools for Higher Education

New education technologies are coming on stream, enabling connectivity among teachers, facilitators and students. Students have to learn how to access Managed Learning Environments each time they move to different course websites. These barriers can hinder the real understanding of the subject matter for a course. This research calls for a rethink of pedagogical process towards blending together commonly used emerging social software and legacy educational tools rather than developing new tools for the classroom. Indeed, a learning tool should fit well to the learning model and philosophy of that course. Three case studies were conducted through different courses in the Digital Media master program and Informatik program at the University of Bremen, Germany. Students worked in small groups to design digital media and learning portal that should make learning more interesting and meaningful for them. At the end, this research proposes the concept of Constructing the Learning Environment in classroom and Convivial Computer Tools for higher education, where students and teachers, via dialogues in the class, can negotiate to deploy a set of selected tools and functions to match their learning needs. It is also to show that a tool with too many functions can cause confusion, rather than enhance effectiveness. To empower collaborative, interactive and personal learning, this work proposes the blended learning and classroom procedures for a convivial selection of educational tools. At the end, our innovative attempt is to bring constructionist learning into the higher education context

Supporting orchestration of blended CSCL scenarios in distributed learning environments

El diseño y gestión en tiempo real de escenarios de aprendizaje colaborativo soportado por ordenador (en inglés, CSCL) es una tarea compleja y difícilmente realizable por profesores no expertos, que en los últimos años ha dado en denominarse "orquestación". La presente tesis doctoral profundiza en este concepto de orquestación, y de hecho la primera contribución de la tesis es un marco conceptual para caracterizar la orquestación, destinada a su uso por científicos en el campo del CSCL, validado mediante dos paneles de científicos del CSCL. La tesis también propone los "patrones atómicos" como herramientas conceptuales para que profesores no expertos realicen dicha orquestación, y que se han validado mediante cuatro talleres con profesores de educación primaria y superior. Finalmente, se propone GLUE!-PS, una infraestructura tecnológica para el despliegue y gestión en tiempo real de escenarios CSCL, validada a través de talleres y experiencias auténticas con profesorado universitario.Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones e Ingeniería Telemática2012-11-2

Enhancing Free-text Interactions in a Communication Skills Learning Environment

Learning environments frequently use gamification to enhance user interactions.Virtual characters with whom players engage in simulated conversations often employ prescripted dialogues; however, free user inputs enable deeper immersion and higher-order cognition. In our learning environment, experts developed a scripted scenario as a sequence of potential actions, and we explore possibilities for enhancing interactions by enabling users to type free inputs that are matched to the pre-scripted statements using Natural Language Processing techniques. In this paper, we introduce a clustering mechanism that provides recommendations for fine-tuning the pre-scripted answers in order to better match user inputs