E-learning: Geração automática de exercícios para sistemas de ensino personalizado de Programação

Abstract

Esta tese tem como objetivo principal o desenvolvimento de bases teóricas para a elaboração de sistemas de e-learning centrados no domínio de Programação, nomeadamente em gramaticas e linguagens independentes de contexto. A aprendizagem dos formalismos para descrição de linguagens (de programação) levanta dificuldades ligadas ao facto de envolver mecanismos de abstração e lidar com objetos complexos. No que toca a gramaticas e formalismos linguísticos, constatamos que as técnicas habitualmente usadas em e-learning, esbarram com diversos problemas de geração e de capacidade de verificação automática de exercícios. Nesta dissertação desenvolve-se e discute-se formalismo de metagramaticas para geração de exercícios, teoremas de distinguibilidade para gramaticas independentes de contexto, algoritmos de comparação de gramaticas independentes de contexto, analise experimental da aplicabilidade de algoritmos de comparação de gramaticas independentes de contexto, um conjunto de ferramentas de processamento de gramaticas. Os resultados obtidos mostram que o domínio das gramaticas independentes de contexto pode ser incluído em sistemas de e-learning, permitindo geração de exercícios e a sua avaliação automática.

This thesis has as a main objective the development of theoretical bases for the creation of e-learning systems concerning the domain of Programming, namely context-free grammars and languages. The study of the (programming) languages description formalism rises di culties connected with the fact of involvement of abstraction mechanisms and dealing with complex objects. In what concerns grammars and linguistic formalisms, we observed that the techniques commonly used in e-learning face several problems of generation and automatic assessment of exercises. In this dissertation we develop and discuss metagrammar formalism for exercises generation, distiguishability theorems for context-free grammars, algorithms for comparison of context-free grammars, experimental analysis of the applicability of algorithms for comparison of context-free grammars, a set of tools for grammar processing. The obtained results show that the domain of context-free grammars can be included in e-learning systems, allowing generation and automatic assessment of exercises.