A web-based application for the management and evaluation of tutoring requests in PBL-based massive laboratories

One important steps in a successful project-based-learning methodology (PBL) is the process of providing the students with a convenient feedback that allows them to keep on developing their projects or to improve them. However, this task is more difficult in massive courses, especially when the project deadline is close. Besides, the continuous evaluation methodology makes necessary to find ways to objectively and continuously measure students' performance without increasing excessively instructors' work load. In order to alleviate these problems, we have developed a web service that allows students to request personal tutoring assistance during the laboratory sessions by specifying the kind of problem they have and the person who could help them to solve it. This service provides tools for the staff to manage the laboratory, for performing continuous evaluation for all students and for the student collaborators, and to prioritize tutoring according to the progress of the student's project. Additionally, the application provides objective metrics which can be used at the end of the subject during the evaluation process in order to support some students' final scores. Different usability statistics and the results of a subjective evaluation with more than 330 students confirm the success of the proposed application

Application of Voice Personal Assistants in the Context of Smart University

Los asistentes personales de voz basados en técnicas avanzadas de comprensión del lenguaje natural se muestran como un recurso prometedor frente al reto del diseño de plataformas virtuales de aprendizaje. Específicamente, estos recursos pueden servir de apoyo para la mejora del proceso de enseñanza-aprendizaje. El objetivo principal de este trabajo ha sido el de estudiar los desafíos actuales para la utilización de este tipo de asistentes en el ámbito de las universidades inteligentes. Asimismo, se ha analizado cómo esta nueva tecnología puede ayudar a los estudiantes en su proceso de aprendizaje y grado de satisfacción. Los resultados de este trabajo se presentan en tres artículos de investigación publicados en revistas científicas indexadas en Web of Science. También se aporta un Registro de la Propiedad Intelectual registrado en el Ministerio de Cultura de España, en la categoría de programa de ordenador, cuyos derechos fueron cedidos a la Universidad de Burgos.Personal voice assistants based on advanced natural language comprehension techniques are shown as a promising resource with regard to the challenge of designing virtual learning platforms. In particular, these resources can support the improvement of the teaching-learning process. The main objective of this work has been to study the current challenges for the use of this type of assistant in the field of smart universities. Likewise, it has been analyzed how this innovative technology can help students in their learning process and their degree of satisfaction. The results of this work are presented in three research articles published in scientific journals indexed on the Web of Science. Also, an Intellectual Property Registry registered with the Ministry of Culture of Spain in the category of computer programs is provided, whose rights were transferred to the University of Burgos

Designing an engaging learning universe for situated interactions in virtual environments

A thesis submitted to the University of Bedfordshire, in partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)Studies related to the Virtual Learning approach are conducted almost exclusively in Distance Learning contexts, and focus on the development of frameworks or taxonomies that classify the different ways of teaching and learning. Researchers may be dealing with the topic of interactivity (avatars and immersion are key components), yet they do so they mainly focusing on the interactions that take place within the virtual world. It is the virtual world that consists the primary medium for communication and interplay. However, the lines are hard to be drawn when it comes to examining and taxonomising the impact of interactions on motivation and engagement as a synergy of learners’ concurrent presence. This study covers this gap and sheds light on this lack—or, at least, inadequacy—of literature and research on the interactions that take place both in the physical and the virtual environment at the same time. In addition, it explores the impact of the instructional design decisions on increasing the learners’ incentives for interplay when trying to make sense of the virtual world, thus leading them to attain higher levels of engagement. To evaluate the potential of interactions holistically and not just unilaterally, a series of experiments were conducted in the context of different Hybrid Virtual Learning units, with the participation of Computer Science & Technology students. One of the goals was to examine the learners’ thoughts and preconceptions regarding the use of virtual worlds as an educational tool. Then, during the practical sessions, the focus was placed on monitoring students’ actions and interactions in both the physical and the virtual environment. Consequently, students were asked as a feedback to report their overall opinion on these actions and interactions undertaken. The study draws a new research direction, beyond the idea of immersion and the development of subject-specific educational interventions. The conclusions provide suggestions and guidelines to educators and instructional designers who wish to offer interactive and engaging learning activities to their students, as well as a taxonomy of the different types of interactions that take place in Hybrid Virtual Learning contexts

Holistic Approach for Authoring Immersive and Smart Environments for the Integration in Engineering Education

Die vierte industrielle Revolution und der rasante technologische Fortschritt stellen die etablierten Bildungsstrukturen und traditionellen Bildungspraktiken in Frage. Besonders in der Ingenieurausbildung erfordert das lebenslange Lernen, dass man sein Wissen und seine Fähigkeiten ständig verbessern muss, um auf dem Arbeitsmarkt wettbewerbsfähig zu sein. Es besteht die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels in der Bildung und Ausbildung hin zu neuen Technologien wie virtueller Realität und künstlicher Intelligenz. Die Einbeziehung dieser Technologien in ein Bildungsprogramm ist jedoch nicht so einfach wie die Investition in neue Geräte oder Software. Es müssen neue Bildungsprogramme geschaffen oder alte von Grund auf umgestaltet werden. Dabei handelt es sich um komplexe und umfangreiche Prozesse, die Entscheidungsfindung, Design und Entwicklung umfassen. Diese sind mit erheblichen Herausforderungen verbunden, die die Überwindung vieler Hindernisse erfordert. Diese Arbeit stellt eine Methodologie vor, die sich mit den Herausforderungen der Nutzung von Virtueller Realität und Künstlicher Intelligenz als Schlüsseltechnologien in der Ingenieurausbildung befasst. Die Methodologie hat zum Ziel, die Hauptakteure anzuleiten, um den Lernprozess zu verbessern, sowie neuartige und effiziente Lernerfahrungen zu ermöglichen. Da jedes Bildungsprogramm einzigartig ist, folgt die Methodik einem ganzheitlichen Ansatz, um die Erstellung maßgeschneiderter Kurse oder Ausbildungen zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Aspekten berücksichtigt. Diese werden in den drei Ebenen - Bildung, Technologie und Management zusammengefasst. Die Methodik betont den Einfluss der Technologien auf die Unterrichtsgestaltung und die Managementprozesse. Sie liefert Methoden zur Entscheidungsfindung auf der Grundlage einer umfassenden pädagogischen, technologischen und wirtschaftlichen Analyse. Darüber hinaus unterstützt sie den Prozess der didaktischen Gestaltung durch eine umfassende Kategorisierung der Vor- und Nachteile immersiver Lernumgebungen und zeigt auf, welche ihrer Eigenschaften den Lernprozess verbessern können. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der systematischen Gestaltung immersiver Systeme und der effizienten Erstellung immersiver Anwendungen unter Verwendung von Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz. Es werden vier Anwendungsfälle mit verschiedenen Ausbildungsprogrammen vorgestellt, um die Methodik zu validieren. Jedes Bildungsprogramm hat seine eigenen Ziele und in Kombination decken sie die Validierung aller Ebenen der Methodik ab. Die Methodik wurde iterativ mit jedem Validierungsprojekt weiterentwickelt und verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methodik zuverlässig und auf viele Szenarien sowie auf die meisten Bildungsstufen und Bereiche übertragbar ist. Durch die Anwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Methoden können Interessengruppen immersiven Technologien effektiv und effizient in ihre Unterrichtspraxis integrieren. Darüber hinaus können sie auf der Grundlage der vorgeschlagenen Ansätze Aufwand, Zeit und Kosten für die Planung, Entwicklung und Wartung der immersiven Systeme sparen. Die Technologie verlagert die Rolle des Lehrenden in eine Moderatorrolle. Außerdem bekommen die Lehrkräfte die Möglichkeit die Lernenden individuell zu unterstützen und sich auf deren kognitive Fähigkeiten höherer Ordnung zu konzentrieren. Als Hauptergebnis erhalten die Lernenden eine angemessene, qualitativ hochwertige und zeitgemäße Ausbildung, die sie qualifizierter, erfolgreicher und zufriedener macht

Self-Directed Learning Development in PBL

Lifelong learning is an emphasized graduate outcome for engineering professionals at the international level by the Washington Accord and at the United States national level by ABET. When a new engineer enters the profession, she will be expected to acquire new technical knowledge in order to solve a problem or create a design. Unlike her experience in college, there will not be a professor to guide this learning. The planning, execution, monitoring, and control of this learning will now fall to the new engineer. The level of the ability to succeed in this self-directed learning modality will be a function of the extent to which the lifelong learning outcome has been met. This paper studies the importance of this graduate outcome and the development of self-directed learning as the way in which the outcome is achieved. Quantitative measures are taken using the Self-Directed Learning Readiness Scale. Quantitative results show a statistically significant difference between the developments of self-regulated abilities by students in a two-year PBL curriculum as compared to students who did not undergo the PBL treatment