🎓 Conclusion Course Work

Ensino Personalizado de Matemática: Oportunidades e Técnicas Computacionais

✅ Fase 1: Revisão Sistemática 🚧 Fase 2: Desenvolvimento 📋 Fase 3: Avaliação

📖 Sobre o Projeto

Este Trabalho de Conclusão de Curso desenvolve uma ferramenta tecnológica para auxiliar professores de matemática na identificação automatizada de competências individuais dos alunos, permitindo a criação de planos de ensino adaptativos e personalizados.

Instituição: Instituto Federal Catarinense - Campus Videira
Curso: Ciência da Computação
Orientador: Prof. Dr. Rafael Zanin
Coorientador: Prof. Dr. Manassés Ribeiro
Acadêmico: Thales Ferreira

📊 Resultados da Revisão Sistemática (Fase 1)

72 Consultas Bilíngues (48 EN + 24 PT)
9.431 Papers Identificados
6.914 Registros Únicos
17 Estudos Incluídos (≥4.0)
4 Bases de Dados
26,6% Taxa de Duplicatas
4.2 Pontuação Média de Relevância
~92% Cache Hit Rate

🔍 Fluxo PRISMA 2020

A revisão sistemática seguiu rigorosamente o protocolo PRISMA 2020 (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses):

  • Identificação: 9.431 registros coletados de 4 bases de dados acadêmicas (incluindo duplicatas)
  • Remoção de Duplicatas: 2.517 duplicatas removidas (26,6%) → 6.914 registros únicos
  • Triagem: 6.914 artigos avaliados por título/resumo → 5.054 excluídos (72,8%)
  • Elegibilidade: 1.883 artigos para avaliação de texto completo → 1.866 excluídos (99,1%)
  • Inclusão: 17 estudos incluídos na síntese qualitativa final (pontuação ≥ 4.0)
  • Taxa de Inclusão Final: ~0,18% dos registros identificados

🗄️ Bases de Dados Consultadas

Semantic Scholar

Base multidisciplinar com AI para análise semântica de artigos científicos

OpenAlex

Catálogo aberto com 250M+ obras acadêmicas e metadados estruturados

Crossref

Registro oficial de DOIs com 140M+ publicações acadêmicas

CORE

Agregador de repositórios acadêmicos com 200M+ artigos em acesso aberto

� Síntese Temática dos Estudos Incluídos

🤖 Abordagens Técnicas

ML Supervisionado: 76,5% dos estudos
Deep Learning: 11,8% dos estudos
Sistemas Híbridos: 5,9% dos estudos
Redes Bayesianas: 5,9% dos estudos

🎯 Finalidades Pedagógicas

Predição de Desempenho: 52,9%
Personalização Adaptativa: 17,6%
Identificação de Dificuldades: 11,8%
Recomendação de Conteúdo: 11,8%
Modelagem de Estudantes: 5,9%

📊 Termos Mais Frequentes

Machine Learning: 58,8%
Assessment: 52,9%
Predictive Analytics: 47,1%
Adaptive Learning: 35,3%
Learning Analytics: 29,4%

🏆 Desempenho dos Modelos

Acurácias reportadas: 75% a 96,89%
Algoritmos destaque: Random Forest, SVM, Redes Neurais
Dados típicos: logs de interação, avaliações, tempo de resposta

🔑 Estratégia de Busca

72 combinações únicas executadas através de 4 APIs acadêmicas, cobrindo o período de 2015–2025 (11 anos):

  • 3 termos matemáticos: "mathematics", "math", "matemática"
  • 24 termos computacionais: adaptive, personalized, machine learning, AI, intelligent tutor, predictive analytics, student modeling, deep learning, neural network, etc. (12 EN + 12 PT)
  • 4 termos educacionais: "education", "learning", "educacao", "ensino"
  • Estratégia: Combinações triplas com operador booleano AND (base_term AND tech_term AND edu_term)
  • Distribuição: 48 consultas em inglês + 24 consultas em português
  • Critério de Inclusão: Pontuação de relevância ≥ 4.0 (escala 0–5)

🎯 Objetivos do Projeto

Objetivo Geral

Mapear e analisar sistematicamente as aplicações de técnicas computacionais — especialmente machine learning, learning analytics e sistemas de tutoria inteligente — no contexto da educação matemática, identificando tendências, lacunas de pesquisa e oportunidades para o desenvolvimento de um modelo computacional (MVP) que auxilie professores na personalização do ensino e no diagnóstico de competências.

Objetivos Específicos

  • OE1: Realizar revisão sistemática da literatura seguindo o protocolo PRISMA 2020 para identificar estudos que apliquem técnicas computacionais na educação matemática (2015-2025)
  • OE2: Identificar e categorizar as principais abordagens de IA (Machine Learning, Deep Learning, NLP, Educational Data Mining) aplicadas à educação matemática
  • OE3: Classificar as aplicações segundo suas finalidades pedagógicas: tutoria inteligente, diagnóstico, avaliação automatizada, personalização, predição e feedback adaptativo
  • OE4: Analisar criticamente as metodologias de avaliação utilizadas para validar a eficácia de sistemas computacionais em contextos educacionais
  • OE5: Mapear sistematicamente as lacunas de pesquisa, limitações técnicas e desafios reportados nos estudos incluídos
  • OE6: Criar um pipeline automatizado e reproduzível para coleta, processamento e análise de literatura científica

📅 Fases do Projeto

✅ Fase 1: Revisão Sistemática (PTC)

Status: Concluída
Período: Mar–Nov 2025
Entrega: Relatório PRISMA com 17 estudos analisados

🚧 Fase 2: Desenvolvimento do Protótipo (TCC)

Status: Em planejamento
Período: Fev–Jul 2026
Entrega: MVP de ferramenta para diagnóstico de competências

📋 Fase 3: Validação Experimental (TCC)

Status: Planejado
Período: Jul–Nov 2026
Entrega: Validação empírica em contexto educacional real

🛠️ Tecnologias Utilizadas

🐍 Python 3.11

Linguagem principal para pipeline de análise de dados

🐼 Pandas

Manipulação e análise de dados estruturados

📊 Matplotlib/Seaborn

Geração de visualizações e gráficos PRISMA

🗄️ SQLite

Banco de dados local para cache e persistência

🧪 Pytest

Framework de testes automatizados (15/15 tests passing)

🚀 GitHub Actions

CI/CD para deploy automático de relatórios

🔗 Acesse os Resultados

Explore os relatórios interativos e visualizações da revisão sistemática

📄 PTC 📊 Revisão Sistemática 💻 Repositório GitHub