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Tipo: Dissertação
Título: EducAAr: integrating ontologies, machine learning, and XAI for academic dropout analysis in higher education institutions
Autor(es): Azy, Wallyce Fellipe Oscar
Primeiro Orientador: Braga, Regina Maria Maciel
Co-orientador: Menezes, Victor Stroële de Andrade
Membro da banca: David, José Maria Nazar
Membro da banca: Werner, Cláudia Maria Lima
Membro da banca: Maillard, Patrícia Augustin Jaques
Resumo: A evasão estudantil no ensino superior ´e um problema complexo, com impactos acadêmicos, institucionais e sociais, o que torna relevante o desenvolvimento de abordagens capazes de apoiar sua análise. Neste contexto, esta dissertação propõe a arquitetura EducAAr (Educational Analysis Architecture), que articula um modelo canônico baseado em ontologia, modelos de aprendizado de máquina e técnicas de explicabilidade para produzir análises interpretáveis do risco de evasão estudantil. A pesquisa foi conduzida com base na abordagem Design Science Research, em dois ciclos de desenvolvimento. No primeiro ciclo, foi construída uma ontologia para integrar dados acadêmicos, sociais e institucionais, permitindo a organização das informações, a verificação de consistência e a realização de consultas sobre a trajetória estudantil. No segundo ciclo, a arquitetura foi expandida com modelos de aprendizado de máquina, calibração probabilística, explicabilidade baseada em SHAP e um painel de visualização dos resultados. A avaliação técnica foi realizada com dados anonimizados de graduação da Universidade Federal de Juiz de Fora, envolvendo 16 ofertas de cursos e 7.731 estudantes. Os resultados indicam que a arquitetura permite organizar dados educacionais heterogêneos, gerar estimativas de risco de evasão e apresentar os principais fatores associados a essas estimativas de forma interpretável. As explicações produzidas indicaram predominância de variáveis relacionadas ao desempenho acadêmico nos períodos iniciais, embora fatores de ingresso, assistência estudantil, bolsas, cotas e perfil discente também tenham aparecido em contextos específicos. Assim, a contribuição da dissertação está na proposição e avaliação técnica de uma arquitetura integrada para análise da evasão, sem substituir a interpretação institucional e sem tratar as associações identificadas como relações causais.
Abstract: Student dropout in higher education is a complex problem with academic, institutional, and social impacts, which makes the development of approaches capable of supporting its analysis relevant. In this context, this dissertation proposes EducAAr (Educational Analysis Architecture), an architecture that articulates an ontology-based canonical model, machine learning models, and explainability techniques to produce interpretable analyses of student dropout risk. The research was conducted using the Design Science Research approach across two development cycles. In the first cycle, an ontology was developed to integrate academic, social, and institutional data, enabling information organization, consistency verification, and queries about student trajectories. In the second cycle, the architecture was extended with machine learning models, probabilistic calibration, SHAP-based explainability, and a visualization panel for the results. The technical evaluation was conducted using anonymized undergraduate data from the Federal University of Juiz de Fora, encompassing 16 course offerings and 7,731 students. The results indicate that the architecture can organize heterogeneous educational data, generate dropout risk estimates, and present the main factors associated with these estimates in an interpretable manner. The generated explanations indicated a predominance of variables related to academic performance in the initial periods, although admission factors, student assistance, scholarships, quotas, and student profile also appeared in specific contexts. Thus, the contribution of this dissertation lies in the proposal and technical evaluation of an integrated architecture for dropout analysis, without replacing institutional interpretation and without treating the identified associations as causal relationships.
Palavras-chave: Evasão estudantil
Ensino superior
Ontologia
Aprendizado de máquina
Explicabilidade
Student dropout
Higher education
Ontology
Machine learning
Explainability
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20424
Data do documento: 20-Mai-2026
Aparece nas coleções:Mestrado em Ciência da Computação (Dissertações)



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