"Affective Computing and the use of Pedagogical Agents in E-learning"

E-learning technologies, recognized today as a valuable tool to support both instructors and learners, have developed into a learner-centered, dynamic and personalized process. In comparison to face-to-face instruction in class, however, e-learning is still considered impersonal and deficient in terms of communicating the emotional of affective state of the learner, due to the human-computer interaction limitations posed by contemporary technology. Affective computing (AC) aims to enhance human-like aspects in e-learning, by analyzing, recognizing and interpreting the affective state of human learners. AC is realized through systems that register human reactions in real time, while the learner interacts with the digital learning platform and content. In this framework, the present thesis aims to investigate the following:

• Automatic classification/recognition of the learner’s affective state on the basis of a model for affects that is suited to e-learning activities.
• Choice and development of a pedagogical agent (preferably animated) suited to the specific class of learners, who will offer timely aid to the learner and convert his/her affective state to the positive. Successful incorporation of the agent in an e-learning environment is expected to prevent phenomena like boredom, loss of motivation and interest in the learning process, reduced participation and eventual drop out, or poor evaluation results.

Development of an automated, integrated educational model that incorporates the pedagogical agent functionalities to keep learned engaged and active in the learning process, and to ensure his/her feeling of satisfaction from the overall e-learning experience upon completion of it.

"Innovative and green methods in Electrical and Electronics Engineering education: Recyclostructivistic instruction"

The focus of this thesis is in the common area of the fields of (a) Recycling of Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) and (b) Education and specifically technological, hand-on laboratory Education. The research plan proceeds to the design, development, implementation and evaluation of an education model that is based on the ‘chain’ of dismantling, reclaiming and reuse of WEEE in the lab. The goal is to achieve a number of learning outcomes through active learning. Multiple benefits are expected through the proposed educational method, both for the learners and for the environment and economy in general. At a first level, benefits come from the savings in raw materials and the reduction of the energy footprint of the production of new components and devices, thanks to the reuse of reclaimed material and components. At a second level, enhanced learning outcomes are expected for the students who (a) are trained to follow an “analysis-synthesis” path and thus (b) gain a better understanding of the structure and functionalities of complex equipment, while (c) they develop their collaborative, innovative and creative thinking skills in composing new items and equipment from reclaimed parts.

"Συναισθηματική Υπολογιστική και Αξιοποίηση Παιδαγωγικών Πρακτόρων (Pedagogical Agents) στο πλαίσιο της Ηλεκτρονικής Μάθησης"

Η ηλεκτρονική μάθηση, υποστηρικτικό εργαλείο τόσο για τον εκπαιδευτικό όσο και για τον εκπαιδευόμενο, έχει εξελιχθεί σε μαθητοκεντρική και εξατομικευμένη διαδικασία. Εντούτοις, σε σχέση με την πρόσωπο με πρόσωπο εκπαίδευση στην τάξη, η ηλεκτρονική μάθηση θεωρείται ακόμη σήμερα απρόσωπη και ελλιπής σε συναισθηματικό πλούτο, καθώς περιορίζεται από την εκάστοτε διατιθέμενη τεχνολογία διεπαφής (interface) μεταξύ ανθρώπου και υπολογιστή (HCI). Η “Συναισθηματική Υπολογιστική” (Affective Computing, AC) αφορά στον υπολογισμό, στην ανάλυση και στην ερμηνεία των συναισθημάτων του χρήστη – εκπαιδευόμενου, η οποία πραγματοποιείται μέσω συστημάτων που καταγράφουν τις ανθρώπινες αντιδράσεις σε πραγματικό χρόνο, ενώ ο εκπαιδευόμενος αλληλεπιδρά με το ψηφιακό εκπαιδευτικό περιβάλλον και περιεχόμενο. Στο πλαίσιο αυτό, τα ερευνητικά ερωτήματα - στόχοι της προτεινόμενης έρευνας είναι

1. Η επιτυχής αναγνώριση και κατηγοριοποίηση των συναισθημάτων των εκπαιδευόμενων, η οποία προϋποθέτει το κατάλληλο μοντέλο συναισθημάτων και αφορά χρήστες ηλεκτρονικής εκπαιδευτικής πλατφόρμας,
2. Η αναζήτηση, επιλογή και ανάπτυξη κατάλληλου κατά περίπτωση παιδαγωγικού βοηθού, κατά προτίμηση animated (animated pedagogical agent, APA), για την έγκαιρη θετική επίδραση στην συναισθηματική κατάσταση του εκπαιδευόμενου, ώστε να αποφευχθούν/προληφθούν φαινόμενα ανίας, απώλειας κινήτρου και ενδιαφέροντος, εγκατάλειψης της μαθησιακής διαδικασίας ή αποτυχίας στην αξιολόγηση. Η σημαντικότερη πρόκληση εντοπίζεται στην επιτυχημένη χειραγώγηση των συναισθημάτων του χρήστη, μέσω παιδαγωγικά και διδακτικά ορθής εκπαιδευτικής ανατροφοδότησης, ώστε να παραμείνει εντός της μαθησιακής πλατφόρμας και διαδικασίας.
3. Η διασφάλιση επιτυχούς εκπαιδευτικής διαδικασίας που θα προσελκύει τον εκπαιδευόμενο, θα τον κρατάει ενεργό και θα τον αφήνει με ένα αίσθημα προσωπικής ικανοποίησης στο τέλος, μέσα από ένα σύστημα αλληλεπίδρασης μαθητή – υπολογιστή, χωρίς την ενεργό συμμετοχή του εκπαιδευτικού και μέσω ενός νέου μοντέλου – πρότασης αυτοματοποιημένης, ηλεκτρονικής παιδαγωγικής μεθόδου μάθησης.

"Καινοτόμες και πράσινες πρακτικές στην Ηλεκτρολογική και Ηλεκτρονική εκπαίδευση: Ανακυκλωδομική Διδασκαλία"

Η διδακτορική διατριβή εστιάζει στην τομή των πεδίων (α) της Ανακύκλωσης ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού υλικού και (β) της Εκπαίδευσης, με έμφαση στην τεχνολογική, εργαστηριακή εκπαίδευση. Η έρευνα θα ασχοληθεί με την σχεδίαση, ανάπτυξη, εφαρμογή και αξιολόγηση ενός μοντέλου διδασκαλίας βιωματικής προσέγγισης στην εκπαιδευτική διαδικασία, στο αντικείμενο της τεχνολογικής εκπαίδευσης και ειδικότερα της εκπαίδευσης ηλεκτρολόγων & ηλεκτρονικών μηχανικών. Το προτεινόμενο μοντέλο στηρίζεται στη διάλυση (dismantling), επανάκτηση (reclaiming) και επαναχρησιμοποίηση (reuse) άχρηστου ηλεκτρολογικού και ηλεκτρονικού υλικού (Waste Electrical and Electronic Equipment, WEEE) στο χώρο του εκπαιδευτικού εργαστηρίου, για την επίτευξη σειράς εκπαιδευτικών στόχων μέσω της δημιουργικής και ενεργού μάθησης (active learning). Τα οφέλη από την προτεινόμενη εκπαιδευτική προσέγγιση είναι πολλά τόσο για τους ίδιους τους εκπαιδευόμενους όσο και για το περιβάλλον και για την οικονομία. Σε πρώτο επίπεδο, γίνεται εξοικονόμηση πρώτων υλών, μειώνοντας το θερμικό αποτύπωμα από την ενέργεια που δεν καταναλώνεται για την λειτουργία βιομηχανικών μονάδων παραγωγής αυτών, αλλά και μέσω της επανεισαγωγής του υλικού αυτού στον κύκλο παραγωγής. Παράλληλα, σε δεύτερο επίπεδο, σημαντικά είναι και τα εκπαιδευτικά οφέλη, καθώς οι εκπαιδευόμενοι ακολουθούν τη διαδρομή «ανάλυσης-σύνθεσης», αντιλαμβανόμενοι τη δομή και διαλειτουργικότητα σύνθετων συσκευών καθώς τις διαλύουν ώστε να ανακτηθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν υλικά ή συνιστώσες, συνθέτοντας νέα προϊόντα.