Uma nova abordagem para o Problema de Balanceamento de Currículo Acadêmico
DOI:
https://doi.org/10.5753/rbie.2023.2965Keywords:
Problema de Balanceamento de Currículo Acadêmico, Programação Inteira Quadrática Mista, Programação por Restrições, Método da Soma Ponderada, Fronteira de Pareto, Desenvolvimento WebAbstract
O Balanceamento de Currículo Acadêmico é uma alternativa de construção de percursos curriculares, com o foco no planejamento da carga de trabalho do estudante, ao atribuir disciplinas a períodos de forma balanceada, com relação ao número de créditos, e respeitando os pré-requisitos. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo multiobjetivo, intitulado Balanceamento de Currículo Acadêmico com Dados de Retenção, que possui três objetivos: distribuir de forma mais homogênea os créditos entre os períodos, aproximar as disciplinas inter-relacionadas, e balancear mais adequadamente as disciplinas com índices de retenção elevados. O modelo foi transcrito utilizando um algoritmo exato de Programação Inteira Quadrática Mista, e Programação por Restrições. Devido à sua característica multi-objetivo, foi aplicado o método da Soma Ponderada na consecução das soluções, constituídas na fronteira de Pareto. Os resultados experimentais obtidos pelos testes em um currículo do ensino superior, proporcionaram melhorias significativas no equilíbrio da carga de trabalho dos estudantes. Uma ferramenta computacional que abarca o novo modelo foi desenvolvida, de modo a possibilitar a aplicação da abordagem proposta em cenários reais, favorecendo a aprendizagem e a conclusão do curso no tempo ideal. Em uma Pesquisa de Opinião realizada com estudantes e gestores, restou demonstrado o cumprimento dos objetivos da ferramenta, e a sua aplicabilidade.
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Referências
Biggs, J. (1987). Study process questionnaire manual. Student approaches to learning and studying. Hawthorn, Vic.: Australian Council for Educational Research. Retrieved from [Link]. [GS Search]
Bowyer, K. (2012). A model of student workload. Journal of Higher Education Policy and Management, 34(3), 239–258. doi: 10.1080/1360080X.2012.678729 [GS Search]
Brás, C., Assis, L., Vivas, A., Pitangui, C., & Dorça, F. (2023). Desenvolvimento curricular baseado em dados factuais: Uma revisão sistemática da literatura. Revista Novas Tecnologias na Educação, 20(2), 165–175. doi: 10.22456/1679-1916.129164 [GS Search]
Castro, C., Crawford, B., & Monfroy, E. (2009). A genetic local search algorithm for the multiple optimisation of the balanced academic curriculum problem. In Cutting-edge research topics on multiple criteria decision making (pp. 824–832). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. doi: 10.1007/978-3-642-02298-2_119 [GS Search]
Castro, C., & Manzano, S. (2001). Variable and value ordering when solving balanced academic curriculum problems. In 6th workshop of the ERCIM WG on constraints (Vol.cs.PL/0110007). Prague. doi: 10.48550/arXiv.cs/0110007 [GS Search]
Center, H. D. (2022). Documentation Heroku [Computer software manual]. Retrieved from [Link]
Chakradhar, M., Charan, M. S., Sai, R. U., Kunal, M., Murthy, Y. V., & Shashidhar, G. K. (2019). Academic curriculum load balancing using GA. 2019 10th international conference on computing, communication and networking technologies, ICCCNT 2019, 1–5. doi: 10.1109/ICCCNT45670.2019.8944897 [GS Search]
Chambers, E. (1992). Work-load and the quality of student learning. Studies in Higher Education, 17(2), 141–153. doi: 10.1080/03075079212331382627 [GS Search]
Chiarandini, M., Di Gaspero, L., Gualandi, S., & Schaerf, A. (2012). The balanced academic curriculum problem revisited. Journal of Heuristics, 18(1), 119-148. doi: 10.1007/s10732-011-9158-2 [GS Search]
Django, S. F. (2022). Django documentation [Computer software manual]. Retrieved from [Link]
Entwistle, N., & Tait, H. (1990). Approaches to learning, evaluations of teaching, and preferences for contrasting academic environments. Higher Education, 19(2), 169–194. doi: 10.1007/BF00137106 [GS Search]
Gaspero, L., & Schaerf, A. (2008). Hybrid local search techniques for the generalized balanced academic curriculum problem. In 5th international workshop on hybrid metaheuristics (p. 146–157). Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. doi: 10.1007/978-3-540-88439-2_11 [GS Search]
Grodzevich, O., & Romanko, O. (2006). Normalization and other topics in multi-objective optimization. In Fields–mitacs industrial problems workshop 2006 (pp. 89–101). [GS Search]
Group, T. P. G. D. (2022). Postgresql 14.4 documentation [Computer software manual]. Retrieved from [Link]
Gurobi, O. L. (2022). Gurobi optimizer reference manual [Computer software manual]. Retrieved from [Link]
Hassenzahl, M. (2008). User experience (UX): Towards an experiential perspective on product quality. In Proceedings of the 20th Conference on l'interaction homme-machine (p. 11–15). New York: Association for Computing Machinery. doi: 10.1145/1512714.1512717 [GS Search]
Hnich, B., Kiziltan, Z., & Walsh, T. (2002). Modelling a balanced academic curriculum problem. In CP-AI-OR-2002 (pp. 121–131). [GS Search]
Jefferson, C., Miguel, I., Hnich, B., Walsh, T., & Gent, I. P (1999). CSPLib: A problem library for constraints. Retrieved from [Link]
Kember, D. (2004). Interpreting student workload and the factors which shape students' perceptions of their workload. Studies in Higher Education, 29, 165–184. doi: 10.1080/0307507042000190778 [GS Search]
Kitchenham, B. A., & Charters, S. (2007). Guidelines for performing systematic literature reviews in software engineering (Tech. Rep. No. EBSE 2007-001). Keele University and Durham University Joint Report. Retrieved from [Link]
Lambert, T., Castro, C., Monfroy, E., & Saubion, F. (2006). Solving the balanced academic curriculum problem with an hybridization of genetic algorithm and constraint propagation. In Artificial intelligence and soft computing - ICAISC 2006 (pp. 410-419). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. doi: 10.1007/1178523_144 [GS Search]
Laugwitz, B., Held, T., & Schrepp, M. (2008). Construction and evaluation of a user experience questionnaire. In Hci and usability for education and work (Vol. 5298, p. 63-76). Springer Berlin Heidelberg. doi: 10.1007/978-3-540-89350-9_6 [GS Search]
Likert, R. (1932). A technique for the measurement of attitudes. New York. [GS Search]
Lima, L. F. F. P., Silva, I. L. A. S., & Silva, D. R. D. (2019). Análise de ados de percursos curriculares dos alunos de Ciência da Computação da Universidade Federal da Paraíba. Renote, 17(3), 173-182. doi: 10.22456/1679-1916.99467 [GS Search]
Lopes, A., & Macedo, E. (2017). Teorias de currículo. São Paulo: Cortez. [GS Search]
Magalhães, E. A., Silveira, S. d. F. R., Abrantes, L. A., Ferreira, M. A. M., & Wakim, V. R. (2010). Custo do ensino de graduação em instituições federais de ensino superior: o caso da Universidade Federal de Viçosa. Revista de Administração Pública, 44(3), 637–666. doi: 10.1590/S0034-76122010000300005 [GS Search]
Mendez, G., Ochoa, X., Chiluiza, K., & De Wever, B. (2014). Curricular Design Analysis: A Data-Driven Perspective. Journal of Learning Analytics, 1(3), 84–119. doi: 10.18608/jla.2014.13.6[GS Search]
Monette, J.-N., Deville, Y., Dupont, P., Deville, Y., & Dupont, P. (2007). A CP approach to the balanced academic curriculum problem. The Seventh International Workshop on Symmetry and Constraint Satisfaction Problems (2007). [GS Search]
Nielsen (1993). Usability engineering. San Francisco, CA, USA: Morgan Kaufmann Publishers Inc. [GS Search]
Orehovački, T., Plantak Vukovac, D., Džeko, M., & Stapić, Z. (2018). Evaluating relevant UX dimensions with respect to IoT ecosystem intended for students’ activities tracking and success prediction. In Lecture notes in computer science (including subseries lecture notes in artificial intelligence and lecture notes in bioinformatics) (Vol. 10924 LNCS, pp. 279–293). doi: 10.1007/978-3-319-91743-6_22[GS Search]
Pareto, V., Bousquet, G., & Busino, G. (1964). Cours d'economie politique. Geneva: Librarie Droz. [GS Search]
Pinto, S. F., & Ferreira, R. S. (2020). Analisando ementas curriculares usando redes complexas. Revista Brasileira de Ensino de Física, 42. doi: 10.1590/1806-9126-rbef-2020-0101[GS Search]
Ramsden, P., & Entwistle, N. J. (1981). Effects of academic departments on students' approaches to studying. British Journal of Educational Psychology, 51(3), 368–383. doi: 10.1111/j.2044-8279.1981.tb02493.x[GS Search]
Rauschenberger, M., Schrepp, M., Cota, M., Olschner, S., & Thomaschewski, J. (2013). Efficient measurement of the user experience of interactive products. How to use the User Experience Questionnaire (UEQ). Example: Spanish Language Version. International Journal of Interactive Multimedia and Artificial Intelligence, 2, 39-45. doi: 10.9781/ijimai.2013.215 [GS Search]
Rosas-Tellez, L. V., Martínez-Flores, J. L., & Zanella-Palacios, V. (2011). Evolutionary Strategies for the Academic Curriculum Balanced Problem. In Proceedings of the international conference on evolutionary computation theory and applications (pp. 534–538). SciTePress - Science and Technology Publications. doi: 10.5220/0003723805340538 [GS Search]
Rubio, J. M., Palma, W., Rodriguez, N., Soto, R., Crawford, B., Paredes, F., & Cabrera-Guerrero, G. (2013, 01). Solving the balanced academic curriculum problem using the ACO metaheuristic. Mathematical Problems in Engineering, 2013. doi: 10.1155/2013/793671 [GS Search]
Rubio, J. M., Soto, R., Jorquera, H., Aguilera, J., & Vidal, C. (2018). Resolución del problema de balanceo de mallas curriculares mediante algoritmo de luciérnagas. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, 26, 102–112. doi: 10.4067/s0718-33052018000500102 [GS Search]
Rubio, J. M., Vidal-Silva, C., Carter, L., & Tupac-Yupanqui, M. (2021). Balanced academic curriculum: Looking for an optimal solution with metaheuristics and functional programming. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education, 12(6), 1181-1188. doi: 10.17762/turcomat.v12i6.2435 [GS Search]
Saviani, N. (2003). Saber escolar, currículo e didática: problemas da unidade conteúdo/método no processo pedagógico. Campinas: Autores Associados. [GS Search]
Silva, E., Franco, N., Ferro, M., & Fidalgo, R. (2019). Mental workload impact of a visual language on understanding SQL queries. In Anais do XXX simpósio brasileiro de informática na educação (SBIE 2019) (pp. 239-248). Brazilian Computer Society (Sociedade Brasileira de Computação - SBC). doi: 10.5753/cbie.sbie.2019.239 [GS Search]
Silva, G., Stroele, V., Dantas, M., & Campos, F. (2019). Hold Up: Modelo de detecção e controle de emoções em ambientes acadêmicos. In Anais do XXX simpósio brasileiro de informática na educação (SBIE 2019) (pp. 139-148). Brazilian Computer Society (Sociedade Brasileira de Computação - SBC). doi: 10.5753/cbie.sbie.2019.139 [GS Search]
Slim, A. (2016). Curricular analytics in higher education. Unpublished doctoral dissertation, University of New Mexico, Albuquerque. Retrieved from [GS Search]
Slim, A., Heileman, G. L., Kozlick, J., & Abdallah, C. T. (2014). Employing markov networks on curriculum graphs to predict student performance. In 2014 13th international conference on machine learning and applications (pp. 415–418). IEEE. doi: 10.1109/ICMLA.2014.74 [GS Search]
Slim, A., Heileman, G. L., Lopez, E., Yusuf, H. A., & Abdallah, C. T. (2015). Crucial based curriculum balancing: a new model for curriculum balancing. In 10th international conference on computer science education (ICCSE) (p. 243-248). doi: 10.1109/ICCSE.2015.7250250 [GS Search]
Ünal, Y. Z., & Uysal, Ö. (2014). A new mixed integer programming model for curriculum balancing: Application to a turkish university. European Journal of Operational Research, 238(1), 339-347. doi: 10.1016/j.ejor.2014.03.015 [GS Search]
Van Rossum, G., & Drake, F. L. (2011). The python language reference. Scotts Valley: CreateSpace. [GS Search]
Vasconcellos, C. S. (1995). Planejamento: plano de ensino-aprendizagem e projeto educativo. São Paulo: Libertad. [GS Search]
Villalobos-Cid, M., Orellana, M., Vasquez, O. C., Pinto-Sothers, E., & Inostroza-Ponta, M. (2019). Dealing with the balanced academic curriculum problem considering the chilean academic credit transfer system. In 38th international conference of the chilean computer science society (SCCC). doi: 10.1109/SCCC49216.2019.8966411 [GS Search]
Yin, S., Katal, A., Singh, V. K., Choudhury, T., Imran, F., & Hossain, M. S. (2023). Balancing academic curriculum problem solution: A discrete firefly-based approach. Education Research International, 2023, 4300472. doi: 10.1155/2023/4300472 [GS Search]
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