Framework to Enhance Teaching and Learning in System Analysis and Unified Modelling Language

Cowling, MA ORCiD: 0000-0003-1444-1563; Munoz Carpio, JC ORCiD: 0000-0003-0251-5510Systems Analysis modelling is considered foundational for Information and Communication Technology (ICT) students, with introductory and advanced units included in nearly all ICT and computer science degrees. Yet despite this, novice systems analysts (learners) find modelling and systems thinking quite difficult to learn and master. This makes the process of teaching the fundamentals frustrating and time intensive. This paper will discuss the foundational problems that learners face when learning Systems Analysis modelling. Through a systematic literature review, a framework will be proposed based on the key problems that novice learners experience. In this proposed framework, a sequence of activities has been developed to facilitate understanding of the requirements, solutions and incremental modelling. An example is provided illustrating how the framework could be used to incorporate visualization and gaming elements into a Systems Analysis classroom; therefore, improving motivation and learning. Through this work, a greater understanding of the approach to teaching modelling within the computer science classroom will be provided, as well as a framework to guide future teaching activities

Advancing engineering students’ conceptual understanding through puzzle-based learning: a case study with exact differential equations

Current views on the teaching of differential equations (DEs) are shifting towards the use of graphical and numerical methods. Motivated by recent research suggesting that puzzle-based learning (PzBL) can improve the teaching and learning of STEM subjects and by the lack of relevant studies for DEs, we designed two tasks—sophism and paradox—to explore undergraduate engineering students’ conceptual understanding of a classical topic—exact DEs—and to analyse the process of meaning-making during collaborative learning in small groups. One hundred and thirty-five undergraduate engineering students from a public university in Iran participated. In response to recent research signalling the tendency of the students to procedural learning of DEs, we analyse how the students in our study engaged in small group work on puzzle tasks, gaining a more conceptual understanding of exact DEs and acknowledging the efficiency of PzBL in their responses to a questionnaire and in interviews.publishedVersionPaid Open Acces

Innovation in Mobile Learning: A European Perspective

In the evolving landscape of mobile learning, European researchers have conducted significant mobile learning projects, representing a distinct perspective on mobile learning research and development. Our paper aims to explore how these projects have arisen, showing the driving forces of European innovation in mobile learning. We propose context as a central construct in mobile learning and examine theories of learning for the mobile world, based on physical, technological, conceptual, social and temporal mobility. We also examine the impacts of mobile learning research on educational practices and the implications for policy. Throughout, we identify lessons learnt from European experiences to date

The genesis and development of mobile learning in Europe

In the past two decades, European researchers have conducted many significant mobile learning projects. The chapter explores how these projects have arisen and what each one has contributed, so as to show the driving forces and outcomes of European innovation in mobile learning. The authors identify context as a central construct in European researchers’ conceptualizations of mobile learning and examine theories of learning for the mobile world, based on physical, technological, conceptual, social and temporal mobility. The authors also examine the impacts of mobile learning research on educational practices and the implications for policy. Finally, they suggest future challenges for researchers, developers and policy makers in shaping the future of mobile learning

Human-computer interaction and sociological insight: A theoretical examination and experiment in building affinity in small groups

The juxtaposition of classic sociological theory and the, relatively, young discipline of human-computer interaction (HCI) serves as a powerful mechanism for both exploring the theoretical impacts of technology on human interactions as well as the application of technological systems to moderate interactions. It is the intent of this dissertation to contribute to the knowledge of both HCI and sociology through a brief discussion of the state of sociological theory and its shortcomings, the design and evaluation of a system to promote social affinity in dyadic work, a method for empirically measuring affinity free from the social desirability bias of surveys, and a proposal for a new direction for HCI to include classic sociological theories. Ultimately, this dissertation serves as an introduction to a series of future research projects by laying the theoretical and methodological foundations for exploring indirect technological mediation of social interactions

Mega - mobile multimodal extended games

Tese de mestrado em Engenharia Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012As aplicações de entretenimento móvel têm hoje em dia um papel importante e significativo no mercado de software, abrangendo um grupo variado de utilizadores. Tudo isto se deve ao repentino sucesso de dispositivos de interacção inovadora, como o Wiimote da Nintendo, o Move da Sony e o Kinect da Microsoft. Por sua vez estas técnicas de interacção multimodal têm sido exploradas para jogos móveis. A recente geração de dispositivos móveis vem equipada com uma grande variedade de sensores, para além dos óbvios como ecrã táctil e microfone. Existem ainda outros componentes interessantes como bússola digital, acelerómetros, sensores ópticos. Os dispositivos móveis são também utilizados como máquina fotográfica digital, agenda pessoal, assim como para ver videos e ouvir música, e claro, para jogar jogos. Olhar para os novos grupos de utilizadores e para as novas formas de jogar e incluir nos jogos formas de interacção novas, usando os atributos e potencialidades de novas plataformas e novas tecnologias é pois um assunto pungente e deveras desafiante. Com este trabalho pretende-se estudar e propor novas dimensões de jogo e interacção com plataformas móveis, sejam smartphones, sejam tablets, que se adequem às mais distintas comunidades de jogadores. Pretende-se sobretudo explorar modalidades alternativas como as baseadas no tacto e vibração, assim como no áudio, combinadas ou não com outras mais tradicionais de foro visual. Almeja-se ainda explorar jogos em grupo, à distância e co-localizados, encontrando e estudando novas formas de expressão em jogos clássicos e jogos inovadores que envolvam pequenos conjuntos de indivíduos. A ubiquidade inerente aos dispositivos móveis faz ainda com que se tenham que encontrar neste jogos de grupo formas de fluxo de jogo que sustentem saídas e entradas rápidas ou menos rápidas sem que ainda assim se perca o interesse e a motivação de jogar. Este trabalho iniciou-se com uma pesquisa intensiva de trabalho relacionado, sobre a área de jogos móveis e suas multimodalidades, passando consequentemente pela acessibilidade inerente, jogos em grupo e suas formas de comunicação e conexão, e por último dando especial atenção a jogos de puzzle, sendo o tipo de jogo focado neste trabalho. Seguidamente, foi efectuado o levantamento de requisitos e exploradas as opções de jogo e de interacção relativas a jogos de puzzle móveis multimodais. No âmbito deste estudo foram criados três pequenos jogos sobre um conceito comum: jogos de puzzle. A primeira aplicação contém três modalidades diferentes de jogo: uma visual, apresentando um jogo de puzzle de imagens baseado nos tradicionais; uma segunda auditiva, que recria o conceito de jogo através de música, tornando as peças em pequenas parcelas sonoras da música de tamanhos equivalentes; e a terceira háptica, criando deste modo um puzzle com peças de padrões vibratórios diferentes. A segunda aplicação recriou o mesmo conceito de jogo, puzzle, no modo audio, mas retirando toda a informação visual, apresentando simples formas de interacção. A terceira aplicação apresenta uma abordagem sobre os jogos em grupo, permitindo jogar puzzles visuais e de audio em dois modos distintos: cooperativo, onde os jogadores têm de jogar em equipa de forma a conseguir completar o puzzle; e competitiva, onde os jogadores são forçados a ser mais rápidos que o adversário de modo a poderem vencer. Todas estas aplicações permitem ao utilizador definir o tamanho do puzzle e o nível de dificuldade, assim como escolher as imagens e músicas que pretendem resolver em forma de puzzle. Foram conduzidos vários testes de utilizador, nomeadamente um para cada aplicação desenvolvida. Sobre a primeira aplicação vinte e quatro participantes jogaram puzzles visuais e auditivos, distribuídos equitativamente pelas modalidades. Deste modo, cada participante resolveu nove puzzles de imagem ou nove puzzles audio distintos. Neste primeiro estudo procurou descobrir-se as estratégias de resolução dos puzzles, procurando principalmente igualdades e diferenças entre os diferentes modos. Para o segundo estudo foi usada a segunda aplicação desenvolvida, e foram abrangidos novamente vinte e quatro utilizadores, doze dos quais sendo cegos. Cada participante resolveu três puzzles audio diferentes. Relativamente a este estudo, foi proposta uma comparação entre os modos estudados anteriormente, especialmente sobre o modo audio, uma vez que foi usado o mesmo procedimento. Para os utilizadores cegos o objectivo foi provar que seria possível criar um jogo divertido, desafiante e sobretudo acessível a partir de um conceito de jogo clássico. Para o último estudo, vinte e quatro participantes, organizados em pares, jogaram puzzles visuais e de audio em modo cooperativo e competitivo. Cada conjunto de participantes resolveu quatro puzzles, um para cada modo de jogo por cada tipo de puzzle, o que significa dois puzzles visuais, um competitivo e outro cooperativo, e dois puzzles audio, sendo também um cooperativo e outro competitivo. O objectivo mais uma vez foi procurar as estratégias de resolução, permitindo também a comparação com outros modos anteriormente estudados. Todos os jogos foram transformados em dados contendo todas as acções que cada jogador tomou durante a resolução do puzzle. Esses dados foram depois transformados em números específicos de forma a poderem ser analisados e discutidos. Os valores obtidos foram divididos em três grupos principais, as tentativas de colocação de peças, o número de ajudas, e o tempo de conclusão do puzzle. Em relação às tentativas de colocação de peças é possível identificar a ordem correspondente segundo três formas distintas, pela classificação do tipo de peças, pela disposição das peças na fita e pela ordem sequencial do puzzle. Os resultados do estudo mostram que uma mesma estratégia de resolução de puzzles é usada através de todos os modos estudados, os jogadores optam por resolver primeiro as zonas mais relevantes do puzzle, deixando as partes mais abstractas e confundíveis para o final. No entanto, parente novas modalidades de jogo, pequenas percentagens de utilizadores mostraram diferentes estratégias de resolução. Através das opiniões dos utilizadores é também possível afirmar que todas as aplicações desenvolvidas são jogáveis, divertidas e desafiantes. No final foi criado um conjunto de componentes reutilizáveis e um conjunto de parâmetros para a criação de novos jogos. Numa linha de trabalho futuro foram propostos vários objectivos interessantes que podem promover e reaproveitar o trabalho desenvolvido. Deste modo foi criado um jogo de puzzle baseado na primeira aplicação desenvolvida, mantendo os modos visual e audio, de forma a poder integrar no mercado de aplicações móveis, permitindo deste modo, um estudo em larga escala sobre os mesmos conceitos estudados neste trabalho. Foi também pensada a criação de um servidor centralizado, permitindo conter os resultados de todos os jogadores de forma a criar um ranking geral, podendo deste modo incentivar os jogadores a melhorar o seu desempenho, e ajudar a promover o próprio jogo. Outra alternativa passa por melhorar e aperfeiçoar o modo háptico, de forma a criar mais uma modalidade viável sobre o mesmo conceito de jogo, de forma a poder ser também estudada de forma equivalente. O puzzle para invisuais pode também ser melhorado e aperfeiçoado de forma a criar mais desafios através da inclusão dum modo háptio. E por fim, não menos importante, criar novas dimensões de jogo em grupo, permitindo jogar os modos cooperativo e competitivo em simultâneo, tendo por exemplo duas equipas de dois jogadores cada, a cooperar entre si para completar o puzzle, e de certa forma a competir contra a outra equipa para terminar primeiro e com melhores resultados. O objectivo seria, mais uma vez, estudar as estratégias usadas.Mobile entertainment applications have an important and significant role in the software market, covering a diverse group of users. All this is due to the sudden success of innovative interaction devices such as Nintendo’s Wiimote, Sony’s Move and Kinect’s Microsoft. On the other hand, these multimodal interaction techniques have been explored for mobile games. The latest generation of mobile devices is equipped with a wide variety of sensors, in addition to the obvious such as touch screen and microphone. There are other interesting components such as digital compass, accelerometers and optical sensors. Mobile devices are also used as a digital camera, personal organizer, to watch videos and listen to music, and of course, to play games. Looking for the new users groups and for the new ways to play the games and include new forms of interaction, using the attributes and capabilities of new platforms and new technologies is an issue as poignant and very challenging. This work aims to study and propose new dimensions of play and interaction with mobile platforms, whether smartphones or tablets, which suit most distinct communities of players. It is intended primarily to explore alternative modalities such as touch-based and vibratory, as well as audio based, combined or not with traditional visual ones. It also aims at exploring group games, spatially distributed and co-located, finding and studying new forms of expression in classic games and innovative games that involve small sets of individuals. The ubiquity inherent to mobile devices leads us to find input and output flows which support rapid or less rapid entry commands, without losing the interest and motivation to play. In addition to the design and implementation of three or four small game applications intended to create a set of reusable components and a set of guidelines for creating new games

On the Nature of Students\u27 Digital Mathematical Performances

In this study I investigate the nature of digital mathematical performances (DMPs) produced by elementary school students (Grades 4-6). A DMP is a multimodal text/narrative (e.g., a video) in which one uses the performance arts to communicate mathematical ideas. I analyze twenty-two DMPs available at the Math + Science Performance Festival in 2008. Assuming a sociocultural/postmodern perspective with emphasis on multimodality, my focus is on the role of the arts and technology in shaping students’ mathematical communication and thinking. Methodologically, I employ qualitative case studies, along with video analysis. I conduct a descriptive analysis of each DMP using Boorstin’s (1990) categories of what makes good films, focusing on surprises, sense-making, emotions, and visceral sensations. I also conduct a cross-case analysis using Boorstin’s categories and the mathematical processes and strands of the Ontario Curriculum. The multimodal nature of DMP is one of its most significant pedagogic attributes. Mathematics is traditionally communicated through print-based texts, but the production of DMPs is an alternative that engages students in conceiving multimodal narratives. The playfulness offers scenarios for students’ collaboration, creativity, and imagination. By making DMPs available online, students share their ideas in a public and social environment, beyond the classrooms. Most of the DMPs only explore Geometry and offer opportunities to experience some surprises, sense-making, emotions, and visceral sensations. The lack of focus on other strands (e.g., Algebra) may be seen as a reflection on what (and how) students are (or not) learning in their classes. The production of conceptual DMPs is a rare event, although I acknowledge that I analyzed only DMPs of the first year of the Festival, that is, students did not have examples or references to produce their DMPs. Some DMPs potentially explore conceptual mathematical surprises, but they appear to have gaps in terms of sense-making. The use of the arts and technologies does not guarantee the mathematical conceptuality of DMPs. This study contributes to mathematics education with an exploratory discussion about how mathematical ideas can be (a) communicated and represented as multimodal texts at the elementary school level and (b) seen through a performance arts lens. The study also points out directions about the pedagogic components for conceiving conceptual DMPs in terms of the performance arts and the components of the Ontario Curriculum