Text Analytics for Android Project

Most advanced text analytics and text mining tasks include text classification, text clustering, building ontology, concept/entity extraction, summarization, deriving patterns within the structured data, production of granular taxonomies, sentiment and emotion analysis, document summarization, entity relation modelling, interpretation of the output. Already existing text analytics and text mining cannot develop text material alternatives (perform a multivariant design), perform multiple criteria analysis, automatically select the most effective variant according to different aspects (citation index of papers (Scopus, ScienceDirect, Google Scholar) and authors (Scopus, ScienceDirect, Google Scholar), Top 25 papers, impact factor of journals, supporting phrases, document name and contents, density of keywords), calculate utility degree and market value. However, the Text Analytics for Android Project can perform the aforementioned functions. To the best of the knowledge herein, these functions have not been previously implemented; thus this is the first attempt to do so. The Text Analytics for Android Project is briefly described in this article

Towards a System of Guidance, Assistance and Learning Analytics Based on Multi Agent System Applied on Serious Games

With the revolution that the education field has known concerning the methods of learning and especially the integration of new technology, several new tools have appeared to replace the tools already existing, and among them there are serious games, serious games as new tool dedicated to education have occupied an important place, and replaced other tools often used in the learning process. But in the order that serious games reach the intended objectives and help instructors to achieve their perspectives considered, they must be equipped with a guidance and assistance system that will assist the learners during the progression in the sequence of the video game, and in addition, they must be equipped with a system of learning analytics that will help instructors to improve the learning process and teaching methods according to the learning outcomes and feedbacks of their learners. In this perspective of research and development we will establish in this paper a new system of assistance, guidance and learning analytics based on a multi agent system that will work in tandem with a web-based serious game

The sequence matters: A systematic literature review of using sequence analysis in Learning Analytics

Describing and analysing sequences of learner actions is becoming more popular in learning analytics. Nevertheless, the authors found a variety of definitions of what a learning sequence is, of which data is used for the analysis, and which methods are implemented, as well as of the purpose and educational interventions designed with them. In this literature review, the authors aim to generate an overview of these concepts to develop a decision framework for using sequence analysis in educational research. After analysing 44 articles, the conclusions enable us to highlight different learning tasks and educational settings where sequences are analysed, identify data mapping models for different types of sequence actions, differentiate methods based on purpose and scope, and identify possible educational interventions based on the outcomes of sequence analysis.Comment: Submitted to the Journal of Learning Analytic

Predictive models as early warning systems for student academic performance in introductory programming

Computer programming is fundamental to Computer Science and IT curricula. At the novice level it covers programming concepts that are essential for subsequent advanced programming courses. However, introductory programming courses are among the most challenging courses for novices and high failure and attrition rates continue even as computer science education has seen improvements in pedagogy. Consequently, the quest to identify factors that affect student learning and academic performance in introductory computer programming courses has been a long-standing activity. Specifically, weak novice learners of programming need to be identified and assisted early in the semester in order to alleviate any potential risk of failing or withdrawing from their course. Hence, it is essential to identify at-risk programming students early, in order to plan (early) interventions. The goal of this thesis was to develop a validated, predictive model(s) with suitable predictors of student academic performance in introductory programming courses. The proposed model utilises the Naïve Bayes classification machine learning algorithm to analyse student performance data, based on the principle of parsimony. Furthermore, an additional objective was to propose this validated predictive model as an early warning system (EWS), to predict at-risk students early in the semester and, in turn, to potentially inform instructors (and students) for early interventions. We obtained data from two introductory programming courses in our study to develop and test the predictive models. The models were built with student presage and in progress-data for which instructors may easily collect or access despite the nature of pedagogy of educational settings. In addition, our work analysed the predictability of selected data sources and looked for the combination of predictors, which yields the highest prediction accuracy to predict student academic performance. The prediction accuracies of the models were computed by using confusion matrix data including overall model prediction accuracy, prediction accuracy sensitivity and specificity, balanced accuracy and the area under the ROC curve (AUC) score for generalisation. On average, the models developed with formative assessment tasks, which were partially assisted by the instructor in the classroom, returned higher at-risk prediction accuracies than the models developed with take-home assessment task only as predictors. The unknown data test results of this study showed that it is possible to predict 83% of students that need support as early as Week 3 in a 12-week introductory programming course. The ensemble method-based results suggest that it is possible to improve overall at-risk prediction performance with low false positives and to incorporate this in early warning systems to identify students that need support, in order to provide early intervention before they reach critical stages (at-risk of failing). The proposed model(s) of this study were developed on the basis of the principle of parsimony as well as previous research findings, which accounted for variations in academic settings, such as academic environment, and student demography. The predictive model could potentially provide early warning indicators to facilitate early warning intervention strategies for at-risk students in programming that allow for early interventions. The main contribution of this thesis is a model that may be applied to other programming and non-programming courses, which have both continuous formative and a final exam summative assessment, to predict final student performance early in the semester.Ohjelmointi on informaatioteknologian ja tietojenkäsittelytieteen opinto-ohjelmien olennainen osa. Aloittelijatasolla opetus kattaa jatkokurssien kannalta keskeisiä ohjelmoinnin käsitteitä. Tästä huolimatta ohjelmoinnin peruskurssit ovat eräitä haasteellisimmista kursseista aloittelijoille. Korkea keskeyttämisprosentti ja opiskelijoiden asteittainen pois jättäytyminen ovat vieläkin tunnusomaisia piirteitä näille kursseille, vaikka ohjelmoinnin opetuksen pedagogiikka onkin kehittynyt. Näin ollen vaikuttavia syitä opiskelijoiden heikkoon suoriutumiseen on etsitty jo pitkään. Erityisesti heikot, aloittelevat ohjelmoijat tulisi tunnistaa mahdollisimman pian, jotta heille voitaisiin tarjota tukea ja pienentää opiskelijan riskiä epäonnistua kurssin läpäimisessä ja riskiä jättää kurssi kesken. Heikkojen opiskelijoiden tunnistaminen on tärkeää, jotta voidaan suunnitella aikainen väliintulo. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena oli kehittää todennettu, ennustava malli tai malleja sopivilla ennnustusfunktioilla koskien opiskelijan akateemista suoriutumista ohjelmoinnin peruskursseilla. Kehitetty malli käyttää koneoppivaa naiivia bayesilaista luokittelualgoritmia analysoimaan opiskelijoiden suoriutumisesta kertynyttä aineistoa. Lähestymistapa perustuu yksinkertaisimpien mahdollisten selittävien mallien periaatteeseen. Lisäksi, tavoitteena oli ehdottaa tätä validoitua ennustavaa mallia varhaiseksi varoitusjärjestelmäksi, jolla ennustetaan putoamisvaarassa olevat opiskelijat opintojakson alkuvaiheessa sekä informoidaan ohjaajia (ja opiskelijaa) aikaisen väliintulon tarpeellisuudesta. Keräsimme aineistoa kahdelta ohjelmoinnin peruskurssilta, jonka pohjalta ennustavaa mallia kehitettiin ja testattiin. Mallit on rakennettu opiskelijoiden ennakkotietojen ja kurssin kestäessä kerättyjen suoriutumistietojen perusteella, joita ohjaajat voivat helposti kerätä tai joihin he voivat päästä käsiksi oppilaitoksesta tai muusta ympäristöstä huolimatta. Lisäksi väitöskirjatyö analysoi valittujen datalähteiden ennustettavuutta ja sitä, mitkä mallien muuttujista ja niiden kombinaatioista tuottivat kannaltamme korkeimman ennustetarkkuuden opiskelijoiden akateemisessa suoriutumisessa. Mallien ennustusten tarkkuuksia laskettiin käyttämällä sekaannusmatriisia, josta saadaan laskettua ennusteen tarkkuus, ennusteen spesifisyys, sensitiivisyys, tasapainotettu tarkkuus sekä luokitteluvastekäyriä (receiver operating characteristics (ROC)) ja näiden luokitteluvastepinta-ala (area under curve (AUC)) Mallit, jotka kehitettiin formatiivisilla tehtävillä, ja joissa ohjaaja saattoi osittain auttaa luokkahuonetilanteessa, antoivat keskimäärin tarkemman ennustuksen putoamisvaarassa olevista opiskelijoista kuin mallit, joissa käytettiin kotiin vietäviä tehtäviä ainoina ennusteina. Tuntemattomalla testiaineistolla tehdyt mallinnukset osoittavat, että voimme tunnistaa jo 3. viikon kohdalla 83% niistä opiskelijoista, jotka tarvitsevat lisätukea 12 viikkoa kestävällä ohjelmoinnin kurssilla. Tulosten perusteella vaikuttaisi, että yhdistämällä metodeja voidaan saavuttaa parempi yleinen ennustettavuus putoamisvaarassa olevien opiskelijoiden suhteen pienemmällä määrällä väärin luokiteltuja epätositapauksia. Tulokset viittaavat myös siihen, että on mahdollista sisällyttää yhdistelmämalli varoitusjärjestelmiin, jotta voidaan tunnistaa avuntarpeessa olevia opiskelijoita ja tarjota täten varhaisessa vaiheessa tukea ennen kuin on liian myöhäistä. Tässä tutkimuksessa esitellyt mallit on kehitetty nojautuen yksinkertaisimman selittävän mallin periaatteeseen ja myös aiempiin tutkimustuloksiin, joissa huomioidaan erilaiset akateemiset ympäristöt ja opiskelijoiden tausta. Ennustava malli voi tarjota indikaattoreita, jotka voivat mahdollisesti toimia pohjana väliintulostrategioihin kurssilta putoamisvaarassa olevien opiskelijoiden tukemiseksi. Tämän tutkimuksen keskeisin anti on malli, jolla opiskelijoiden suoriutumista voidaan arvioida muilla ohjelmointia ja muita aihepiirejä käsittelevillä kursseilla, jotka sisältävät sekä jatkuvaa arviointia että loppukokeen. Malli ennustaisi näillä kursseilla lopullisen opiskelijan suoritustason opetusjakson alkuvaiheessa

Predictive modelling of student reviewing behaviors in an introductory programming course

In this paper, we developed predictive models based on students’ reviewing behaviors in an Introductory Programming course. These patterns were captured using an educational technology that students used to review their graded paper- based assessments. Models were trained and tested with the goal of identifying students’ academic performance and those who might be in need of assistance. The results of the retrospective analysis show a reasonable accuracy. This suggests the possibility of developing interventions for students, such as providing feedback in the form of effective reviewing strategies