Standard commercial education robotic platform: intermediate solution to teaching robotics

Teaching robotics to students at the beginning of their studies has become a huge challenge. Simulation environments can be an effective solution to that challenge where students can interact with simulated robots and have the first contact with robotic constraints. From our previous experience with simulation environments it was possible to observe that students with lower background knowledge in robotics where able to deal with a limited number of constraints, implement a simulated robotic platform and study several sensors. The question is: after this first phase what should be the best approach? Should the student start developing their own hardware? Hardware development is a very important part of an engineer's education but it can also be a difficult phase that could lead to discouragement and loss of motivation in some students. Considering the previous constraints and first year engineering students’ high abandonment rate it is important to develop teaching strategies to deal with this problem in a feasible way. The solution that we propose is the integration of a low-cost standard robotic platform WowWee Rovio as an intermediate solution between the simulation phase and the stage where the students can develop their own robots. This approach will allow the students to keep working in robotic areas such as: cooperative behaviour, perception, navigation and data fusion. The propose approach proved to be a motivation step not only for the students but also for the teachers. Students and teachers were able to reach an agreement between the level of demand imposed by the teachers and satisfaction/motivation of the students.

Electrical Skin Phenomena: A Fractional Calculus Analysis

The internal impedance of a wire is the function of the frequency. In a conductor, where the conductivity is sufficiently high, the displacement current density can be neglected. In this case, the conduction current density is given by the product of the electric field and the conductance. One of the aspects the high-frequency effects is the skin effect (SE). The fundamental problem with SE is it attenuates the higher frequency components of a signal. The SE was first verified by Kelvin in 1887. Since then many researchers developed work on the subject and presently a comprehensive physical model, based on the Maxwell equations, is well established. The Maxwell formalism plays a fundamental role in the electromagnetic theory. These equations lead to the derivation of mathematical descriptions useful in many applications in physics and engineering. Maxwell is generally regarded as the 19th century scientist who had the greatest influence on 20th century physics, making contributions to the fundamental models of nature. The Maxwell equations involve only the integer-order calculus and, therefore, it is natural that the resulting classical models adopted in electrical engineering reflect this perspective. Recently, a closer look of some phenomas present in electrical systems and the motivation towards the development of precise models, seem to point out the requirement for a fractional calculus approach. Bearing these ideas in mind, in this study we address the SE and we re-evaluate the results demonstrating its fractional-order nature.

Two divergent ways to manage HR and to get to the top: an exploratory study in micro firms

Aim of the paper: The purpose of this paper is to examine human resources management practices (HRM practices) in small firms and to improve the understanding of the relationship between this kind of practices and business growth. This exploratory study is based on the resource-based view of the firm and empirical work carried out in two small firms by relating HRM practices with the firms’ results. Contribution to the literature: This is an in-depth study of HRM practices and its impact on performance growth in micro firms, isolating and controlling for most of the contextual and internal variables considered in the literature that relate HRM to growth. Firm growth analysis was broadened by the use of several dependent variables: employment growth and operational and financial performance growth. Some hypotheses for further research in identifying HRM practices in small business and its relation with firm growth are suggested. Methodology: Case study methodology was used to study two firms. The techniques used to collect data were semi-structured interviews to the owner and all the employees, unstructured observation at the firms’ facilities (during two days), entrepreneur profile definition (survey answer) and document data collection (on demographic characterization and performance results). Data was analyzed through content analysis methodology, and categories derived from the interviews’ protocols and literature. Results and implications: Results revealed that despite the firms’ organizational characteristics similarities, they differ significantly in owners’ motivation to grow, HRM practices and organizational performance and growth. Future studies should pay special attention to owner willingness to grow, to firms’ years of experience in business, to staff’s years of experience in their field of work and turnover. HRM practices in micro/small firms should be better defined and characterized. The external image of management posture relating to longitudinal financial results and growth should also be explored.

TURTLE: Systems and technologies for deep ocean long term presence

This paper describes the TURTLE project that aim to develop sub-systems with the capability of deep-sea long-term presence. Our motivation is to produce new robotic ascend and descend energy efficient technologies to be incorporated in robotic vehicles used by civil and military stakeholders for underwater operations. TURTLE contribute to the sustainable presence and operations in the sea bottom. Long term presence on sea bottom, increased awareness and operation capabilities in underwater sea and in particular on benthic deeps can only be achieved through the use of advanced technologies, leading to automation of operation, reducing operational costs and increasing efficiency of human activity.

Deciding Kleene Algebra Terms Equivalence in Coq

This paper presents a mechanically verified implementation of an algorithm for deciding the equivalence of Kleene algebra terms within the Coq proof assistant. The algorithm decides equivalence of two given regular expressions through an iterated process of testing the equivalence of their partial derivatives and does not require the construction of the corresponding automata. Recent theoretical and experimental research provides evidence that this method is, on average, more efficient than the classical methods based on automata. We present some performance tests, comparisons with similar approaches, and also introduce a generalization of the algorithm to decide the equivalence of terms of Kleene algebra with tests. The motivation for the work presented in this paper is that of using the libraries developed as trusted frameworks for carrying out certified program verification.

Sectors and routes in solid waste collection

Collecting and transporting solid waste is a constant problem for municipalities and populations in general. Waste management should take into account the preservation of the environment and the reduction of costs. The goal with this paper is to address a real-life solid waste problem. The case reveals some general and specific characteristics which are not rare, but are not widely addressed in the literature. Furthermore, new methods and models to deal with sectorization and routing are introduced, which can be extended to other applications. Sectorization and routing are tackled following a two-phase approach. In the first phase, a new method is described for sectorization based on electromagnetism and Coulomb’s Law. The second phase addresses the routing problems in each sector. The paper addresses not only territorial division, but also the frequency with which waste is collected, which is a critical issue in these types of applications. Special characteristics related to the number and type of deposition points were also a motivation for this work. A new model for a Mixed Capacitated Arc Routing Problem with Limited Multi-Landfills is proposed and tested in real instances. The computational results achieved confirm the effectiveness of the entire approach.

Electromagnetism based approach to Sector design in Waste Collection

For efficient planning of waste collection routing, large municipalities may be partitioned into convenient sectors. The real case under consideration is the municipality of Monção, in Portugal. Waste collection involves more than 1600 containers over an area of 220 km2 and a population of around 20,000 inhabitants. This is mostly a rural area where the population is distributed in small villages around the 33 boroughs centres (freguesia) that constitute the municipality. In most freguesias, waste collection is usually conducted 3 times a week. However, there are situations in which the same collection is done every day. The case reveals some general and specific characteristics which are not rare, but are not widely addressed in the literature. Furthermore, new methods and models to deal with sectorization and routing are introduced, which can be extended to other applications. Sectorization and routing are tackled following a three-phase approach. The first phase, which is the main concern of the presentation, introduces a new method for sectorization inspired by Electromagnetism and Coulomb’s Law. The matter is not only about territorial division, but also the frequency of waste collection, which is a critical issue in these types of applications. Special characteristics related to the number and type of deposition points were also a motivation for this work. The second phase addresses the routing problems in each sector: new Mixed Capacitated Arc Routing with Limited Multi-Landfills models will be presented. The last phase integrates Sectoring and Routing. Computational results confirm the effectiveness of the entire novel approach.

Exploring the long-term associations between adolescents’ music training and academic achievement

There is a positive relationship between learning music and academic achievement, although doubts remain regarding the mechanisms underlying this association. This research analyses the academic performance of music and non-music students from seventh to ninth grade. The study controls for socioeconomic status, intelligence, motivation and prior academic achievement. Data were collected from 110 adolescents at two time points, once when the students were between 11 and 14 years old in the seventh grade, and again 3 years later. Our results show that music students perform better academically than non-music students in the seventh grade (Cohen’s d = 0.88) and in the ninth grade (Cohen’s d = 1.05). This difference is particularly evident in their scores in Portuguese language and natural science; the difference is somewhat weaker in history and geography scores, and is least pronounced in mathematics and English scores (η2 p from .09 to .21). A longitudinal analysis also revealed better academic performance by music students after controlling for prior academic achievement (η2 p = .07). Furthermore, controlling for intelligence, socioeconomic status and motivation did not eliminate the positive association between music learning from the seventh to the ninth grade and students’ academic achievement (η2 p = .06). During the period, music students maintained better and more consistent academic standing. We conclude that, after controlling for intelligence, socioeconomic status and motivation, music training is positively associated with academic achievement.

O jogo como estratégia de aprendizagem rítmica: A ludicidade na exploração das fichas de exercícios rítmicos

Elaborado com vista à reflexão fundamentada acerca do percurso, das práticas educativas e das políticas de ensino, o presente trabalho pretende reunir um conjunto de saberes inerentes à atividade docente. Relacionando teorias e práticas no âmbito do ensino da música, a apresentação de uma filosofia de trabalho, congregando como eixo estruturante a prática musical supervisionada realizada no âmbito do ensino vocacional, apresenta-se como pano de fundo à análise dos vários conteúdos referentes à literatura específica inerente à prática pedagógica. Partindo da caracterização da escola do ensino vocacional de música, nos ensinos Básico e Secundário, a presente reflexão emerge no seguimento do pensamento articulado das várias áreas do saber através da apreciação, fundamentação e discussão das perspetivas de ensino vigentes ao longo do processo de estágio. Deste modo, será exposta toda a perspetiva de ensino por nós desenvolvida, partindo de uma linha temporal, tendo por princípio a descrição de um plano modelo, com o objetivo de podermos demonstrar a direção do nosso pensamento. Tendo como objetivo verificar a eficácia da abordagem ao jogo, como estratégia de ensino, na aprendizagem do ritmo, na disciplina de Formação Musical, partimos de uma investigação bibliográfica sobre a relação entre a escola tradicional e a escola moderna, o jogo e a motivação, e por último, a aprendizagem do ritmo sobre a perspetiva das atividades de aprendizagem sequencial, sustentadas por Edwin Gordon. O projeto de investigação aborda uma nova conceção do jogo, aliando o mesmo às atividades de leitura rítmicas.

Aumento da Linguagem: Um estudo de caso

Objetivo: O autismo é uma perturbação global do desenvolvimento infantil que se prolonga por toda a vida e evolui com a idade. Carateriza-se pela presença de um desenvolvimento acentuadamente atípico na interação social e na comunicação, por um repertório de atividades e interesses marcadamente restritos, por dificuldades de flexibilidade de pensamento e de comportamento, que se exibem em comportamentos estereotipados e rígidos, associados a dificuldades na aceitação de alterações de rotinas. Dentro da grande variação possível na severidade do autismo, encontram-se crianças sem linguagem verbal e com dificuldades na comunicação por qualquer outra via, assim como se encontram crianças que apresentam linguagem verbal com um vocabulário restrito, repetitivo e não comunicativo. O objetivo principal deste trabalho é analisar e potenciar o desenvolvimento da linguagem, a aquisição de palavras e frases na criança autista, tendo em vista a generalização dos resultados. Para isso, foi realizado um estudo de caso de uma criança de 4 anos de idade com comportamentos que sugerem uma Perturbação Pervasiva do Desenvolvimento. Utilizou-se o recurso aos instrumentos de observação e entrevistas, procedendo-se à sua análise e ao desenho da intervenção a realizar. Foi implementada a intervenção “Ensinar crianças com autismo a fazer perguntas sobre objetos escondidos” na qual são utilizados brinquedos de interesse para a criança, motivacionais para a concretização do objetivo do estudo.

Initial dilemmas in IST research: design science and design research, a clarification of concepts

The inter-disciplinarity of information systems, applied discipline and activity of design, and the study from different paradigms perspectives explains the diversity of problems addressed. The context is broad and includes important issues beyond technology, as the application, use, effectiveness, efficiency and their organizational and social impacts. In design science, the research interest is in contributing to the improvement of the processes of the design activity itself. The relevance of research in design science is associated with the result obtained for the improvement of living conditions in organizational, inter-organizational and Society contexts. In the research whose results are artifacts, the adoption of design research as a process of research is crucial to ensure discipline, rigor and transparency. Based on a literature review, this paper clarifies the terms of design science and design research. This is the main motivation for presenting this paper, determinant for the phase in research in technologies and information systems which are the three research projects presented. As a result the three projects are discussed in relation to the concepts of design science and design research.

A interacção oral na sala de aula como desafio ao professor de Língua Estrangeira

O presente relatório foi elaborado no âmbito do estágio de Prática Educativa I, II e III, do curso de 2.º ciclo do Mestrado em Ensino do Inglês e Francês ou Espanhol no Ensino Básico, da Escola Superior de Educação. Ao longo deste relatório reflicto sobre as minhas práticas, incidindo em dois aspectos basilares para a realização deste trabalho: o modo como se processam as estratégias que concorrem para que seja possível promover a interacção oral dos alunos em sala de aula, e consequente desenvolvimento da sua competência comunicativa em língua estrangeira; e a forma como planifiquei actividades assentes em recursos diversificados, nomeadamente, jogos, histórias, flashcards, vídeo, roleplay, canções e debate. De forma a documentar as minhas reflexões, faço uma análise a algumas planificações de aulas em que utilizei os recursos mencionados, incluindo algumas imagens ilustrativas desses momentos. Concluo o relatório tecendo algumas considerações finais sobre o percurso que tracei na qualidade de aluna deste mestrado e de futura professora, reflectindo sobre alguns aspectos que considero relevantes na construção da profissionalidade docente.

Motivação de crianças e jovens para a prática vocal

Este relatório foi escrito no âmbito do estágio de Prática Educativa do Mestrado em Ensino da Educação Musical no Ensino Básico da Escola Superior de Educação do Instituto Politécnico do Porto. No primeiro capítulo encontra-se a caracterização dos contextos onde decorreu a Prática Educativa – escolas, turmas e comunidades educativas. O segundo capítulo engloba a reflexão e fundamentação das opções realizadas ao longo das três Práticas Educativas, que resultaram da negociação entre os ideais, os programas e as crianças e os jovens envolvidos, suas competências, anseios e motivações. O terceiro capítulo é dedicado ao projeto de investigação realizado sobre a motivação de crianças e jovens dos 2º e 3º ciclos do ensino básico para participarem em atividades de prática vocal extracurriculares e suas implicações para a Educação Musical na sala de aula. O contraste entre a motivação dos alunos na sala de aula e em atividades extracurriculares suscitou o desenvolvimento deste estudo em dois contextos: o Coro dos Meninos Cantores do Município da Trofa e o Clube de Canto da Escola Básica Augusto Gil. A reflexão sobre a Prática Educativa é um instrumento ao serviço dos professores que lhes permite avaliar, e avaliarem-se, e introduzir mais consciência e reflexividade na sua acção, com vista a melhorá-la continuamente e a torná-la pertinente para o percurso dos seus alunos num mundo em constante mudança.

Potencialidades de uma abordagem com Interdisciplinaridade entre matemática e estudo do meio e centrada no ambiente

O presente estudo partiu do problema “Como promover aprendizagens da Matemática e do Estudo do Meio numa perspetiva interdisciplinar, explorando o mundo real?”. Neste sentido, tem como objetivos: selecionar recursos e atividades que se revelem motivadoras para os alunos; demonstrar a relevância da inter-relação de diferentes conceitos e a importância da sua ligação com as vivências dos alunos; ativar o envolvimento dos alunos para a aprendizagem da Matemática através do Estudo do meio e de situações do mundo real; estimular a perceção do aluno da presença da Matemática nos conteúdos de Estudo do Meio; fomentar a compreensão da relação dos conteúdos de Matemática e estudo do Meio. Com este propósito formularam-se as seguintes questões: (1) Que tipo de atividades se poderão proporcionar de forma a motivar os alunos para os conteúdos do Estudo do Meio e da Matemática? (2) De que forma a exploração das situações/conceções do quotidiano poderá promover o envolvimento dos alunos na aprendizagem da Matemática e do Estudo do Meio? (3) De que forma o Ensino Experimental das Ciências numa perspetiva interdisciplinar pode contribuir para desenvolver tanto as competências conceptuais (fatores do ambiente: temperatura e humidade/OTD/números racionais), como capacidades de pensamento crítico e tomada de decisão inerente? Tendo em vista os objetivos do estudo, desenvolveram-se, com uma turma do 2º ano de escolaridade, quatro situações formativas, que envolveram as disciplinas de Matemática e Estudo do Meio. O domínio de conteúdos preponderante na área de Estudo do Meio foi À descoberta do Ambiente Natural, enquanto na Matemática os domínios predominantes foram Organização e tratamento de dados e Números e operações. Foram realizadas diversas atividades experimentais, onde os alunos tiveram um papel ativo na construção dos seus conhecimentos. A investigação segue uma metodologia qualitativa, centrando-se num estudo de caso, onde se caracteriza uma experiência interdisciplinar que envolveu as disciplinas de Matemática e Estudo do Meio. Os dados foram recolhidos pela professora investigadora através de gravações de vídeo e áudio, fotografias, trabalhos dos alunos e de registos da professora investigadora. Os resultados demonstraram como os alunos mobilizaram e apropriaram os conteúdos de Matemática e Estudo do Meio. Os dados, através da análise de conteúdo, parecem iv sugerir que houve uma evolução no desempenho dos alunos a vários níveis, nomeadamente: no trabalho cooperativo, no envolvimento da tarefa, nas interações estabelecidas e na motivação para a aprendizagem da Matemática e Estudo do Meio.

Contributos de um jogo tipo peddy paper na motivação de alunos para aprendizagens do tema sol-terra-vida

Este estudo tem como objetivo principal conhecer, analisar e refletir sobre as conceções e as práticas de sala de aula, relativamente à importância dos jogos como ferramenta motivadora para a aprendizagem de novos conteúdos. Numa primeira parte deste documento, é feita uma abordagem teórica sobre as questões que levaram à realização deste projeto. Numa segunda parte apresenta-se o estudo empírico que inclui a recolha do testemunho de alunos que realizaram as atividades propostas, bem como as suas expetativas acerca do uso do jogo na sala de aula. Foi utilizado o processo metodológico de investigação – ação. A recolha de dados baseouse em: observação direta, narrativa descritiva de toda a aula baseada nas Narrações Multimodais; questionário de resposta aberta e registos fotográficos, sobre os quais faremos uma análise qualitativa. Nas partes seguintes deste documento apresenta-se a análise de dades, que foi de natureza qualitativa, as conclusões e as limitações.