How to feel "in love" with Math - a MOOC experience

In the past few years we have witnessed the fast development of distance learning tools such as Open Educational Resources (OER) and Massive Open Online Courses (MOOCs). This paper presents the “Mathematics without STRESS” MOOC Project, which is a cooperation between four schools from the Polytechnic Institute of Oporto (IPP). The concepts of MOOC and their quickly growing popularity are presented and complemented by a discussion of some MOOC definitions. The process of the project development is demonstrated by focusing on used MOOC structure, as well as the several types of course materials produced. At last, is presented a short discussion about problems and challenges met throughout the project. It is also our goal to contribute for a change in the way as teaching and learning Mathematics is seen and practiced nowadays.

How to feel “in love” with math – a MOOC experience

In the past few years we have witnessed the fast development of distance learning tools such as Open Educational Resources (OER) and Massive Open Online Courses (MOOCs). This paper presents the “Mathematics without STRESS” MOOC Project, which is a cooperation between four schools from the Polytechnic Institute of Oporto (IPP). The concepts of MOOC and their quickly growing popularity are presented and complemented by a discussion of some MOOC definitions. The process of the project development is demonstrated by focusing on used MOOC structure, as well as the several types of course materials produced. At last, is presented a short discussion about problems and challenges met throughout the project. It is also our goal to contribute for a change in the way as teaching and learning Mathematics is seen and practiced nowadays.

How to feel “in love" with math: a MOOC experience

In the past few years we have witnessed astonishing developments on distance learning tools, in particular on Open Educational Resources (OER) such as Massive Open Online Courses (MOOC). In this paper we present the “Mathematics without STRESS”, a MOOC Project, which has been a collaborative volunteer effort that brought together professors, from four schools of the Polytechnic Institute of Oporto (IPP), in Portugal. Some concepts directly associated with MOOC and their quickly growing popularity are complemented with a discussion of some particular MOOC characterizations. The design process of this project is revealed by focusing on the MOOC structure we used, as well as on the several types of course materials that were produced. At last, we undertake a short discussion about some of the problems, achievements and challenges met throughout this project development, giving a special attention to the motivational aim of this work - hoping to contribute to a change in the way of teaching and learning Mathematics is seen and practiced nowadays.

Challenges in the creation and development of a mathematics MOOC

The fast development of distance learning tools such as Open Educational Resources (OER) and Massive Open Online Courses (MOOC or MOOCs) are indicators of a shift in the way in which digital teaching and learning are understood. MOOC are a new style of online classes that allow any person with web access, anywhere, usually free of charge, to participate through video lectures, computer graded tests and discussion forums. They have been capturing the attention of many higher education institutions around the world. This paper will give us an overview of the “Introduction to Differential Calculus” a MOOC Project, created by an engaged volunteer team of Mathematics lecturers from four schools of the Polytechnic Institute of Oporto (IPP). The MOOC theories and their popularity are presented and complemented by a discussion of some MOOC definitions and their inherent advantages and disadvantages. It will also explore what MOOC mean for Mathematics education. The Project development is revealed by focusing on used MOOC structure, as well as the quite a lot of types of course materials produced. It ends with a presentation of a short discussion about problems and challenges met throughout the development of the project. It is also our goal to contribute for a change in the way teaching and learning Mathematics is seen and practiced nowadays, trying to make education more accessible to as many people as possible and increase our institution (IPP) recognition.

Seqins: a sequencing tool for educational resources

The teaching-learning process is increasingly focused on the combination of the paradigms “learning by viewing” and “learning by doing.” In this context, educational resources, either expository or evaluative, play a pivotal role. Both types of resources are interdependent and their sequencing would create a richer educational experience to the end user. However, there is a lack of tools that support sequencing essentially due to the fact that existing specifications are complex. The Seqins is a sequencing tool of digital resources that has a fairly simple sequencing model. The tool communicates through the IMS LTI specification with a plethora of e-learning systems such as learning management systems, repositories, authoring and evaluation systems. In order to validate Seqins we integrate it in an e-learning Ensemble framework instance for the computer programming learning.

Sequencing educational resources with Seqins

Existing adaptive educational hypermedia systems have been using learning resources sequencing approaches in order to enrich the learning experience. In this context, educational resources, either expository or evaluative, play a central role. However, there is a lack of tools that support sequencing essentially due to the fact that existing specifications are complex. This paper presents Seqins as a sequencing tool of digital educational resources. Seqins includes a simple and flexible sequencing model that will foster heterogeneous students to learn at different rhythms. The tool communicates through the IMS Learning Tools Interoperability specification with a plethora of e-learning systems such as learning management systems, repositories, authoring and automatic evaluation systems. In order to validate Seqins we integrate it in an e-learning Ensemble framework instance for the computer programming learning domain.

Teaching mathematics using Massive Open Online Courses

Distance learning - where students take courses (attend classes, get activities and other sort of learning materials) while being physically separated from their instructors, for larger part of the course duration - is far from being a “new event”. Since the middle of the nineteenth century, this has been done through Radio, Mail and TV, taking advantage of the full educational potential that these media resources had to offer at the time. However, in recent times we have, at our complete disposal, the “magic wonder” of communication and globalization - the Internet. Taking advantage of a whole new set of educational opportunities, with a more or less unselfish “look” to economic interests, focusing its concern on a larger and collective “welfare”, contributing to the development of a more “equitable” world, with regard to educational opportunities, the Massive Open Online Courses (MOOCs) were born and have become an important feature of the higher education in recent years. Many people have been talking about MOOCs as a potential educational revolution, which has arrived from North America, still growing and spreading, referring to its benefits and/or disadvantages. The Polytechnic Institute of Porto, also known as IPP, is a Higher Education Portuguese institution providing undergraduate and graduate studies, which has a solid history of online education and innovation through the use of technology, and it has been particularly interested and focused on MOOC developments, based on an open educational policy in order to try to implement some differentiated learning strategies to its actual students and as a way to attract future ones. Therefore, in July 2014, IPP launched the first Math MOOC on its own platform. This paper describes the requirements, the resulting design and implementation of a mathematics MOOC, which was essentially addressed to three target populations: - pre-college students or individuals wishing to update their Math skills or that need to prepare for the National Exam of Mathematics; - Higher Education students who have not attended in High School, this subject, and who feel the need to acquire basic knowledge about some of the topics covered; - High School Teachers who may use these resources with their students allowing them to develop teaching methodologies like "Flipped Classroom” (available at http://www.opened.ipp.pt/). The MOOC was developed in partnership with several professors from several schools from IPP, gathering different math competences and backgrounds to create and put to work different activities such video lectures and quizzes. We will also try to briefly discuss the advertising strategy being developed to promote this MOOC, since it is not offered through a main MOOC portal, such as Coursera or Udacity.

Recursos educativos aplicados à medicina dentária

Com a crescente associação dos meios tecnológicos aos métodos de ensino, tem-se vindo a verificar uma mudança significativa na forma como o aluno adquire o conhecimento. Os meios digitais tornaram-se num meio cada vez mais apetecível para os alunos e para os professores, que vêem no suporte tecnológico um precioso complemento para utilizar nas suas aulas. O aparecimento do ensino à distância e mais recentemente do e-learning, veio revolucionar a forma como se adquire o conhecimento, deixando de ser importante a hora e o local aonde nos encontramos. Com estes novos tipos de ensino, surgem também os novos tipos de recursos disponíveis. Uns dos recursos tecnológicos em destaque na actualidade são os Objectos de Aprendizagem (OA), pequenos pedaços de informação que podem ser utilizados, reutilizados ou referenciados no apoio tecnológico à aprendizagem. Analisados os conceitos e as características dos OA foi efectuado o levantamento do estado da arte e feito um estudo sobre recursos educativos utilizados na área da Medicina Dentária, sendo realizada uma análise a cada um desses recursos, observando as suas carências e os seus pontos fortes. Posteriormente partiu-se para a realização de um OA que possa servir como suporte ao ensino da Medicina Dentária, mais concretamente sobre a realização de incisões e de suturas durante cirurgias dentárias. A sua validação revelou ser possível a reutilização em diferentes contextos de ensino e aprendizagem.

Contextualização de “learning objects” no ensino da área da saúde. O caso do ensino da higiene oral

Com o crescimento das Tecnologias de Informação e Comunicação os métodos de ensino também foram evoluindo, verificando-se assim mudanças bastante significativas na forma como se adquire o conhecimento. O aparecimento do ensino à distância aliado aos meios digitais, que estão cada vez mais disponíveis e acessíveis, tanto a alunos como a professores, são um excelente complemento à actividade lectiva. Exemplo disso é mesmo o caso do e-learning que veio revolucionar todo o processo de aquisição de conhecimento, deixando para segundo plano pormenores como o local ou a hora de aquisição do conhecimento. Entre muitos tipos de recursos disponíveis, os OA’s (Objecto de Aprendizagem) têm uma utilização cada vez mais frequente. No levantamento do estado da arte e no estudo dos recursos educativos utilizados actualmente na Medicina Dentária, foi assinalado a utilização recorrente dos OA’s, que basicamente são pequenos pedaços de informação que podem ser reutilizados ou referenciados tecnologicamente. Seguidamente, iniciou-se a realização de um OA que pudesse servir de apoio ao ensino da Medicina Dentária, focando-se concretamente na higiene oral para as crianças entre os 7 e 12 anos. Finalmente, procedeu-se à sua validação conclui-se que no futuro será possível a sua reutilização em diferentes contextos de ensino e aprendizagem na área.

CrimsonHex: a learning objects repository for programming exercises

A repository of learning objects is a system that stores electronic resources in a technology-mediated learning process. The need for this kind of repository is growing as more educators become eager to use digital educa- tional contents and more of it becomes available. The sharing and use of these resources relies on the use of content and communication standards as a means to describe and exchange educational resources, commonly known as learning objects. This paper presents the design and implementation of a service-oriented reposi- tory of learning objects called crimsonHex. This repository supports new definitions of learning objects for specialized domains and we illustrate this feature with the definition of programming exercises as learning objects and its validation by the repository. The repository is also fully compliant with existing commu- nication standards and we propose extensions by adding new functions, formalizing message interchange and providing a REST interface. To validate the interoperability features of the repository, we developed a repository plug-in for Moodle that is expected to be included in the next release of this popular learning management system.

Utilization of remote experimentation in mobile devices for education

In this paper the authors intend to demonstrate the utilization of remote experimentation (RE) using mobile computational devices in the Science areas of the elementary school, with the purpose to develop practices that will help in the assimilation process of the subjects taught in classroom seeking to interlink them with the daily students? activities. Allying mobility with RE we intend to minimize the space-temporal barrier giving more availability and speed in the information access. The implemented architecture utilizes technologies and freely distributed softwares with open code resources besides remote experiments developed in the Laboratory of Remote Experimentation (RExLab) of Federal University of Santa Catarina (UFSC), in Brazil, through the physical computation platform of the ?open hardware of construction of our own. The utilization of open code computational tools and the integration of hardware to the 3D virtual worlds, accessible through mobile devices, give to the project an innovative face with a high potential for reproducibility and reusability.

Desenvolvimento de recursos educativos em dispositivos móveis - RealHiBook

Nos últimos anos têm existido bastantes pesquisas e um grande investimento quer na área da educação à distância quer ao nível das tecnologias móveis. A dada altura percebeu-se que cada vez mais poderiam ser utilizados dispositivos móveis no contexto da educação e de que estes já seriam capazes de responder às exigências necessárias para que fosse possível criar ou melhorar cenários com recursos educativos. Este trabalho tem como objetivo propor um modelo que facilite a aprendizagem em dispositivos móveis. Nesse sentido, decidiu-se que seria uma mais-valia adicionar a este projeto, a utilização da Realidade Aumentada como potenciador de melhorias no processo de aprendizagem. A Realidade Aumentada, a par do que acontece com a educação à distância e com as tecnologias móveis, é uma área alvo de constantes investigações e inovação. Apresenta como principal capacidade a interação do utilizador com vários modelos virtuais incluídos numa cena real. Esta capacidade proporciona experiências que podem contribuir para o aumento da motivação e da perceção por parte dos alunos. A forma como o utilizador interage com as aplicações móveis é vista com extrema importância, principalmente na área da educação. Aliar uma boa interação à utilização da Realidade Aumentada, é parte integrante deste trabalho. Foram estudados exemplos de interações e formas como o utilizador vive a experiência durante a utilização de aplicações que partilham o mesmo tipo de tecnologias utilizadas neste projeto. O objetivo final foca-se na criação de uma aplicação, capaz de fornecer uma experiência enriquecedora no âmbito do ensino, ligado ao tema história e que consiga fundamentar a criação de um modelo que facilite a aprendizagem utilizando plataformas móveis. Os objetivos são corroborados por um conjunto de testes efetuados à aplicação e pelos resultados obtidos através de um questionário feito a um grupo de pessoas que testaram o protótipo.

Handling shared resources and precedence constraints in open systems

There is an increasing demand for highly dynamic realtime systems where several independently developed applications with different timing requirements can coexist. This paper proposes a protocol to integrate shared resources and precedence constraints among tasks in such systems assuming no precise information on critical sections and computation times is available. The concept of bandwidth inheritance is combined with a capacity sharing and stealing mechanism to efficiently exchange bandwidth among needed tasks, minimising the cost of blocking.

Cooperative framework for open real-time systems

Actualmente, os sistemas embebidos estão presentes em toda a parte. Embora grande parte da população que os utiliza não tenha a noção da sua presença, na realidade, se repentinamente estes sistemas deixassem de existir, a sociedade iria sentir a sua falta. A sua utilização massiva deve-se ao facto de estarem practicamente incorporados em quase os todos dispositivos electrónicos de consumo, telecomunicações, automação industrial e automóvel. Influenciada por este crescimento, a comunidade científica foi confrontada com novos problemas distribuídos por vários domínios científicos, dos quais são destacados a gestão da qualidade de serviço e gestão de recursos - domínio encarregue de resolver problemas relacionados com a alocação óptima de recursos físicos, tais como rede, memória e CPU. Existe na literatura um vasto conjunto de modelos que propõem soluções para vários problemas apresentados no contexto destes domínios científicos. No entanto, não é possível encontrar modelos que lidem com a gestão de recursos em ambientes de execução cooperativos e abertos com restrições temporais utilizando coligações entre diferentes nós, de forma a satisfazer os requisitos não funcionais das aplicações. Devido ao facto de estes sistemas serem dinâmicos por natureza, apresentam a característica de não ser possível conhecer, a priori, a quantidade de recursos necessários que uma aplicação irá requerer do sistema no qual irá ser executada. Este conhecimento só é adquirido aquando da execução da aplicação. De modo a garantir uma gestão eficiente dos recursos disponíveis, em sistemas que apresentam um grande dinamismo na execução de tarefas com e sem restrições temporais, é necessário garantir dois aspectos fundamentais. O primeiro está relacionado com a obtenção de garantias na execução de tarefas de tempo-real. Estas devem sempre ser executadas dentro da janela temporal requirida. O segundo aspecto refere a necessidade de garantir que todos os recursos necessários à execução das tarefas são fornecidos, com o objectivo de manter os níveis de performance quer das aplicações, quer do próprio sistema. Tendo em conta os dois aspectos acima mencionados, o projecto CooperatES foi especificado com o objectivo de permitir a dispositivos com poucos recursos uma execução colectiva de serviços com os seus vizinhos, de modo a cumprir com as complexas restrições de qualidade de serviço impostas pelos utilizadores ou pelas aplicações. Decorrendo no contexto do projecto CooperatES, o trabalho resultante desta tese tem como principal objectivo avaliar a practicabilidade dos conceitos principais propostos no âmbito do projecto. O trabalho em causa implicou a escolha e análise de uma plataforma, a análise de requisitos, a implementação e avaliação de uma framework que permite a execução cooperativa de aplicações e serviços que apresentem requisitos de qualidade de serviço. Do trabalho desenvolvido resultaram as seguintes contribuições: Análise das plataformas de código aberto que possam ser utilizadas na implementação dos conceitos relacionados com o projecto CooperatES; Critérios que influenciaram a escolha da plataforma Android e um estudo focado na análise da plataforma sob uma perspectiva de sistemas de tempo-real; Experiências na implementação dos conceitos do projecto na plataforma Android; Avaliação da practicabilidade dos conceitos propostos no projecto CooperatES; Proposta de extensões que permitam incorporar características de sistemas de tempo real abertos na plataforma Android.

A capacity sharing and stealing strategy for open real-time systems

This paper focuses on the scheduling of tasks with hard and soft real-time constraints in open and dynamic real-time systems. It starts by presenting a capacity sharing and stealing (CSS) strategy that supports the coexistence of guaranteed and non-guaranteed bandwidth servers to efficiently handle soft-tasks’ overloads by making additional capacity available from two sources: (i) reclaiming unused reserved capacity when jobs complete in less than their budgeted execution time and (ii) stealing reserved capacity from inactive non-isolated servers used to schedule best-effort jobs. CSS is then combined with the concept of bandwidth inheritance to efficiently exchange reserved bandwidth among sets of inter-dependent tasks which share resources and exhibit precedence constraints, assuming no previous information on critical sections and computation times is available. The proposed Capacity Exchange Protocol (CXP) has a better performance and a lower overhead when compared against other available solutions and introduces a novel approach to integrate precedence constraints among tasks of open real-time systems.