WebLabs in education

Remote Labs are an emergent educational resource in Engineering, which addresses the remote delivery of practical contents, i. e. remote experiments, through the web. This resource may either be used as a support for e-learning courses in Engineering or Science, in the cases where on-campus lab work is not possible, or as a complement to face-to-face lab classes, allowing the students to repeat a given experiment on a remote fashion, without time restrictions.

Formative assessment and motivation in higher education: a successful approach in mechanical engineer thermodynamics

Between 2000/01 and 2006/07, the approval rate of a Thermodynamics course in a Mechanical Engineer graduation was 25%. However, a careful analysis of the results showed that 41% of the students chosen not to attend or dropped out, missing the final examination. Thus, a continuous assessment methodology was developed, whose purpose was to reduce drop out, motivating students to attend this course, believing that what was observed was due, not to the incapacity to pass, but to the anticipation of the inevitability of failure by the students. If, on one hand, motivation is defined as a broad construct pertaining to the conditions and processes that account for the arousal, direction, magnitude, and maintenance of effort, on the other hand, assessment is one of the most powerful tools to change the will that students have to learn, motivating them to learn in a quicker and permanent way. Some of the practices that were implemented, included: promoting learning goal orientation rather than performance goal orientation; cultivating intrinsic interest in the subject and put less emphasis on grades but make grading criteria explicit; emphasizing teaching approaches that encourage collaboration among students and cater for a range of teaching styles; explaining the reasons for, and the implications of, tests; providing feedback to students about their performance in a form that is non-egoinvolving and non-judgemental and helping students to interpret it; broadening the range of information used in assessing the attainment of individual students. The continuous assessment methodology developed was applied in 2007/08 and 2008/09, having found an increase in the approval from 25% to 55% (30%), accompanied by a decrease of the drop out from 41% to 23,5% (17,5%). Flunking with a numerical grade lowered from 34,4% to 22,0% (12,4%). The perception by the students of the continuous assessment relevance was evaluated with a questionnaire. 70% of the students that failed the course respond that, nevertheless, didn’t repent having done the continuous assessment.

Hand gesture recognition system based in computer vision and machine learning : applications on human-machine interaction

Sendo uma forma natural de interação homem-máquina, o reconhecimento de gestos implica uma forte componente de investigação em áreas como a visão por computador e a aprendizagem computacional. O reconhecimento gestual é uma área com aplicações muito diversas, fornecendo aos utilizadores uma forma mais natural e mais simples de comunicar com sistemas baseados em computador, sem a necessidade de utilização de dispositivos extras. Assim, o objectivo principal da investigação na área de reconhecimento de gestos aplicada à interacção homemmáquina é o da criação de sistemas, que possam identificar gestos específicos e usálos para transmitir informações ou para controlar dispositivos. Para isso as interfaces baseados em visão para o reconhecimento de gestos, necessitam de detectar a mão de forma rápida e robusta e de serem capazes de efetuar o reconhecimento de gestos em tempo real. Hoje em dia, os sistemas de reconhecimento de gestos baseados em visão são capazes de trabalhar com soluções específicas, construídos para resolver um determinado problema e configurados para trabalhar de uma forma particular. Este projeto de investigação estudou e implementou soluções, suficientemente genéricas, com o recurso a algoritmos de aprendizagem computacional, permitindo a sua aplicação num conjunto alargado de sistemas de interface homem-máquina, para reconhecimento de gestos em tempo real. A solução proposta, Gesture Learning Module Architecture (GeLMA), permite de forma simples definir um conjunto de comandos que pode ser baseado em gestos estáticos e dinâmicos e que pode ser facilmente integrado e configurado para ser utilizado numa série de aplicações. É um sistema de baixo custo e fácil de treinar e usar, e uma vez que é construído unicamente com bibliotecas de código. As experiências realizadas permitiram mostrar que o sistema atingiu uma precisão de 99,2% em termos de reconhecimento de gestos estáticos e uma precisão média de 93,7% em termos de reconhecimento de gestos dinâmicos. Para validar a solução proposta, foram implementados dois sistemas completos. O primeiro é um sistema em tempo real capaz de ajudar um árbitro a arbitrar um jogo de futebol robótico. A solução proposta combina um sistema de reconhecimento de gestos baseada em visão com a definição de uma linguagem formal, o CommLang Referee, à qual demos a designação de Referee Command Language Interface System (ReCLIS). O sistema identifica os comandos baseados num conjunto de gestos estáticos e dinâmicos executados pelo árbitro, sendo este posteriormente enviado para um interface de computador que transmite a respectiva informação para os robôs. O segundo é um sistema em tempo real capaz de interpretar um subconjunto da Linguagem Gestual Portuguesa. As experiências demonstraram que o sistema foi capaz de reconhecer as vogais em tempo real de forma fiável. Embora a solução implementada apenas tenha sido treinada para reconhecer as cinco vogais, o sistema é facilmente extensível para reconhecer o resto do alfabeto. As experiências também permitiram mostrar que a base dos sistemas de interação baseados em visão pode ser a mesma para todas as aplicações e, deste modo facilitar a sua implementação. A solução proposta tem ainda a vantagem de ser suficientemente genérica e uma base sólida para o desenvolvimento de sistemas baseados em reconhecimento gestual que podem ser facilmente integrados com qualquer aplicação de interface homem-máquina. A linguagem formal de definição da interface pode ser redefinida e o sistema pode ser facilmente configurado e treinado com um conjunto de gestos diferentes de forma a serem integrados na solução final.

Reshaping higher education systems in the MENA region: the contribution of remote and virtual labs

Learning is not only happening in school or university; it is also an important aspect of the daily life that allows students to remain in their biological and physical environment helping to reshape it, by applying what they have learnt. Today, the higher education sector is a part of important strategies used by countries in order to foster their development. Despite its geographical location, i.e. its closeness to Europe and Asia, the MENA (Middle East and North Africa) region still needs an integrated strategy for the advancement, reform, and update of its higher educational landscape. Although some solutions have been experimented in the region in the field of higher education, they have not been able to raise the quality of education to the level comparable that observed in developed countries. In other words, many MENA higher education systems are facing problems, for which solution ought to be sought. We analyse the situation of higher education systems in the MENA countries and the factors that affect the delay in achieving the level of education existing in other world regions, e.g. Europe, especially in the higher education sector. During the discussion, the impact of new technology-enhanced tools, such as remote laboratories, in the process of development and consolidation of MENA universities, is particularly stressed.

VISIR deployment in undergraduate engineering practices

Practical sessions are the backbone of qualification in engineering education. It leads to a better understanding and allows mastering scientific concepts and theories. The lack of the availability of practical sessions at many universities and institutions owing to the cost and the unavailability of instructors the most of the time caused a significant decline in experimentation in engineering education over the last decades. Recently, with the progress of computer-based learning, remote laboratories have been proven to be the best alternative to the traditional ones, regarding to its low cost and ubiquity. Some universities have already started to deploy remote labs in their practical sessions. This contribution compiles diverse experiences based on the deployment of the remote laboratory, Virtual Instrument Systems in Reality (VISIR), on the practices of undergraduate engineering grades at various universities within the VISIR community. It aims to show the impact of its usage on engineering education concerning the assessments of students and teachers as well.

Using remote lab networks to provide support to public secondary school education level

The advantages of networking are widely known in many areas (from business to personal ones). One particular area where networks have also proved their benefits is education. Taking the secondary school education level into account, some successful cases can be found in literature. In this paper we describe a particular remote lab network supporting physical experiments accessible to students of institutions geographically separated. The network architecture and application examples of using some of the available remote experiments are illustrated in detail.

Aparato para experimentação remota do lançamento de projéteis

Num sistema de ensino cada vez mais exigente, a experimentação assume um papel fundamental na aquisição e validação do conhecimento. No ensino da Física, a necessidade de compreender a influência do meio num dado conceito teórico leva a que a experimentação tenha um carácter obrigatório. Neste contexto, surgem três cenários capazes de suportar a aprendizagem dos conceitos teóricos adquiridos. A simulação que faz uso da velocidade e capacidades de cálculo do computador para obter o resultado de uma experiência, a experimentação tradicional em laboratório, na qual o aluno executa, presencialmente, a sua experiência e por último a experimentação remota, que permite a execução de uma experiência real sem a presença física do aluno. Esta dissertação apresenta o projeto de um aparato para experimentação remota do “Lançamento de projéteis”. De forma a providenciar um meio de ensino de Física mais flexível, o aparato desenvolvido permite, aos alunos, a determinação da aceleração da gravidade e o estudo da dependência do movimento de um projétil num conjunto de parâmetros. Este aparato, operado remotamente, é acedido via web, onde primeiramente é reservado um intervalo de tempo. O conjunto de parâmetros (“Bola”, “Altura de lançamento” e “Ângulo de lançamento”) da máquina permite suportar vários cenários de ensino da Física, com diferentes complexidades.

Collaborative learning in a qeb-accessible workbench

Web-based course management and delivery is regarded by many institutions as a key factor in an increasingly competitive education and training world, but the systems currently available are largely unsatisfactory in terms of supporting collaborative work and access to practical science facilities. These limitations are less important in areas where “pen-and-paper” courseware is the mainstream, but become unacceptably restrictive when student assignments require real-time teamwork and access to laboratory equipment. This paper presents a web-accessible workbench for electronics design and test, which was developed in the scope of an European IST project entitled PEARL, with the aim of supporting two main features: full web access and collaborative learning facilities.

Remote experimentation: integrating research, education, and industrial application

This paper presents a low-cost scaled model of a silo for drying and airing cereal grains. It allows the control and monitor of several parameters associated to the silo's operation, through a remote accessible infrastructure. The scaled model consists of a 2.50 m wide × 2.10 m long plant with all control and monitor capacities provided by micro-Web servers. An application running on the micro-Web servers enables storing all parameters in a data basis for later analysis. The implemented model aims to support a remote experimentation facility for technological education, research-oriented tutorials, and industrial applications. Given the low-cost requirement, this remote facility can be easily replicated in other institutions to support a network of remote labs, which encompasses the concurrent access of several users (e.g. students).

Comparison of internet usage habits in two generations of higher education students: a case study

Posters

Contributo das tecnologias de informação na gestão do regime terapêutico no diabético

A diabetes é a doença do seculo XXI, atinge mais de um milhão de portugueses cada vez mais jovens em idades trabalhadoras, e já custa mais de 1% do PIB, além dos enormes danos que pode causar às pessoas e à sociedade. Segundo o Relatório Anual do Observatório Nacional da Diabetes, em 2011, cerca de um quarto da população portuguesa integrada no escalão etário dos 60 aos 79 tem Diabetes. Um estudo realizado pelo Lisbon Internet and Networks Institute (LINI), em 2010, diz-nos que “a internet é um recurso para a informação e educação para a saúde”. Em 2010 49% dos lares portugueses possuem acesso à internet e 44% da população é utilizadora (acréscimo significativo relativamente aos 29% em 2003). Destes, dois terços têm entre os 15 e os 24 anos. Os idosos representam 1,6%, dos quais os reformados e pensionistas representam 5%, as domésticas representam 11% e os trabalhadores manuais 22%, sendo estes os menos utilizadores. Um terço da restante população procura informação sobre saúde semanalmente, cerca de 16%. Face à atual conjuntura económica, com restrições orçamentais, nomeadamente na área da saúde, devem-se encontrar meios para prevenir e lidar com a Diabetes numa perspetiva de custo-benefício, isto porque a Diabetes pode reduzir as oportunidades de emprego e de aprendizagem. O atual diretor da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico (OCDE) Yyes Leterme diz que “Prevenir e tratar a Diabetes e as suas complicações custa cerca de 90 mil milhões de euros anualmente na Europa”. Atualmente, não é muito utilizado nem explorado o potencial das tecnologias de informação e as ferramentas web ao serviço da saúde, quer por profissionais de saúde, quer por utentes na gestão ao regime terapêutico na doença crónica, mais precisamente na gestão adequada da Diabetes. Potenciar uma visão integrada dos diferentes recursos de comunicação e a sua utilização conjugada com a promoção da saúde e prevenção da doença poderá enfatizar em termos de eficácia e eficiência a minimização de recursos das organizações de saúde e promover a gestão adequada da Diabetes. Tendo por base esta problemática, este estudo pretende abordar e refletir o possível contributo das tecnologias de informação e das ferramentas web na gestão adequada ao regime terapêutico da Diabetes.

The potential benefits of using videos in higher education

The developments of digital technology have opened new outlooks for online education which offer students the flexibility to learn at any time and any place. With all this instructional changes instructors, in all levels of the educational chain have been compelled to adapt quickly to this reality. They have a wide diversity of tools available to grab student’s attention and motivate them to embrace the knowledge in their own learning process. One of these resources is the use of videos. Through them lecturers can deliver complex information and contents to students and, if used creatively, videos can become a powerful technological tool in education. In this article we will explore some of the potential benefits and challenges associated with the use of videos in the teaching and learning process at higher education levels. We will also discuss some thoughts and examples for the use of teaching materials to enhance student’s learning and try to change ideas about the potentialities and future of video’s annotation new software resources, as incoming open tools for group work involvement.

The potential benefits of using videos in higher education

The developments of digital technology have opened new outlooks for online education which offer students the flexibility to learn at any time and any place. With all this instructional changes teachers, in all levels of the educational chain have been compelled to adapt quickly to this reality. They have a wide diversity of tools available to grab student’s attention and to motivate them to embrace the knowledge in their own learning process. One of these resources is the use of videos. Through them teachers can deliver complex information and contents to students and, if used creatively, videos can become a powerful technological tool in education. In this article we will explore some of the potential benefits and challenges associated with the use of videos in the teaching and learning process at higher education levels. We will also discuss some thoughts and examples for the use of teaching materials to enhance student’s learning and try to share ideas about the potentialities and future of video’s annotation new software resources, as incoming open tools for group work involvement.

Digital storytelling: emotions in higher education

The results presented in the article are part of a wider PhD project developed under the Doctoral program in Multimedia in Education from the University of Aveiro. The project, which sought to understand student ID in Higher education through the use of Digital Storytelling, was made possible through the Doctoral Grant awarded by Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT).