Localização e simulação de som tridimensional

Orientador: António Manuel Casimiro

Utilização do computador em contexto escolar por alunos do 4º ano: representações e atitudes (um estudo efectuado em duas escolas do Ensino Básico da Ilha da Madeira)

A presente investigação visa perceber como os alunos de três turmas de 4º ano, de duas escolas da Ilha da Madeira, experienciam o uso do computador em contexto escolar e se esse uso, à luz das novas teorias da aprendizagem, promove alguma inovação em termos pedagógicos. Por termos resolvido abordar o problema indo ao encontro do sentir dos alunos,focámo-nos nas suas representações e atitudes, para captarmos relacionamentos específicos na utilização das ferramentas de informação e comunicação, associadas ao computador e outros tipos de software didáctico/educativo. Tivemos como sustentáculo o ponto de vista segundo o qual as crianças de hoje estão modificadas, consequência da evolução tecnológica, por sua vez as pessoas sujeitas à acção educativa estão a mudar as suas práticas. Este é um estudo exploratório, no qual utilizámos uma metodologia do tipo descritivo, que se enquadra no paradigma interpretativo da investigação qualitativa, baseada numa análise de conteúdo temática. Recorremos à utilização de técnicas de natureza qualitativa aplicada (observação naturalista, observação participante, entrevista directiva e semi-directiva). Os resultados obtidos mostram que há aspectos de natureza pessoal (educação dos alunos) e contextuais (relativos à escola) associados a diferenças na utilização do computador. Destes destaca-se o contexto da escola, as suas condições materiais e humanas, o clima de trabalho e a dinamização de actividades apoiadas por computador por parte dos docentes, que limitam o seu uso pelos alunos, dificultando a inovação. Não obstante foi visível alguma ruptura com os paradigmas tradicionais: interacções frequentes, o professor lança os desafios, dá as ferramentas aos alunos, reconstrói a sua acção e proporciona ambientes que facilitam uma aprendizagem construtiva. Aos poucos foram-se afirmando os aspectos da aprendizagem com as tecnologias o que permite modelagens de aprendizagens novas e são um recurso relevante tanto do ponto de vista da clareza e substância da informação, como da motivação. Os sinais detectados levam-nos a afirmar que o processo de mudança se encontra em marcha, ainda que de forma lenta, devido a uma estrutura muito enraizada do sistema de ensino e os alunos ao transportarem para o quotidiano das escolas os procedimentos intuitivos inerentes às tecnologias são os agentes principais de pressão para essa mudança.Não acreditamos em soluções óptimas, mas o empenho de todos nós em melhorarmos o nosso conhecimento sobre a forma como se aprende, hoje em dia, com o advento do computador, ajudará a uma maior compreensão e articulação dos problemas existentes nas escolas. Facilitará, ainda, as adaptações curriculares a promover no 1º Ciclo do Ensino Básico, com vista à adopção de práticas inovadoras que visem o uso da tecnologia de forma aliciante, desafiadora, eficaz e verdadeiramente educativa.

Simulação do comportamento espectral de redes de período longo em fibra óptica

Esta tese é dedicada às redes de período longo, LPG’s, em fibra óptica, escritas por exposição a radiação ultravioleta (UV) ou por exposição a descargas eléctricas, e às suas aplicações em comunicações ópticas e em sistemas sensores. Numa primeira fase estudaram-se os aspectos teóricos fundamentais para a compreensão das LPG, nomeadamente os dois modelos matemáticos propostos na literatura, para a transmissão espectral de uma LPG, o modelo de duas camadas e o modelo de três camadas. Em seguida, estudou-se o deslocamento do comprimento de onda ressonante perante mudanças de parâmetros externos. Aqui, verificou-se que para variações da temperatura no exterior da LPG, o deslocamento do comprimento de onda ressonante é linear. Por outro lado, para variações de índice de refracção exterior, verificou-se que à medida que o índice exterior se aproxima dos valores do índice de refracção da bainha, o comprimento de onda ressonante tende para valores mais baixos. Por último, realizou-se um estudo da transmissão espectral de duas aplicações que envolvem LPG’s, nomeadamente dois tipos de interferómetros e filtros ópticos. Numa segunda fase, foi desenvolvida uma ferramenta de simulação destes modelos, que permitia não só a obtenção dos espectros de transmissão das LPG’s mas também a obtenção das curvas de phase matching em função do período da rede e do comprimento de onda ressonante. A aplicação permitia também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refracção exterior ou da temperatura. Para além disso, essa ferramenta realiza a simulação dos espectros de transmissão de filtros ópticos e de interferómetros de Michelson e de Mach-Zehnder construídos com base em LPG’s. A última fase do trabalho, a componente laboratorial, foi realizada na Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos do INESC Porto, onde foram construídos e testados os dispositivos estudados anteriormente, com o intuito de validar a aplicação desenvolvida. A ferramenta de simulação demonstrou ser capaz de simular de forma adequada os diversos aspectos do comportamento das LPG’s que foram estudados. A comparação dos resultados obtidos permitiu concluir que o modelo mais correcto para o estudo das LPG’s é o modelo de três camadas, o que está de acordo com o esperado.

Ferramenta de simulação do consumo de energia na iluminação pública

A iluminação pública é uma área importante de consumo energético. Actualmente existem uma variedade de soluções tecnológicas que permitem diminuir esse consumo e o correspondente impacte ambiental. No entanto, estas soluções tecnológicas nem sempre são utilizadas devido à falta de suporte informático que permita o planeamento para instalação de redes de iluminação, e/ou actualização das tecnologias utilizadas na rede de iluminação existente. Este relatório apresenta uma ferramenta de simulação do consumo de energia na iluminação pública, através da definição de cenários pelo utilizador, nos quais são simuladas a escolha de lâmpadas, luminárias e sistemas de controlo para cada ramal de electricidade, representados sobre um plano geográfico, que permita o cálculo de indicadores de apoio à decisão. A solução apresentada neste relatório, desenvolvida sobre o sistema de web mapping Google Maps, e sobre a plataforma de desenvolvimento para a web Ruby on Rails, permite o desenho sobre o mapa de uma rede de iluminação pública, e o cálculo em tempo de execução do custo e consumo de energia dos cenários de iluminação simulados pelo utilizador. Através de expansões futuras esta ferramenta poderá contribuir para a eficiente optimização de redes de iluminação pública.

O uso do computador na disciplina de educação visual: um desafio à inovação pedagógica?

Num mundo em que as novas tecnologias abarcam todos os domínios da vida e provocam alterações na sociedade, estas reflectem-se inevitavelmente na escola exercendo pressão no sentido do acompanhamento, modernização e adaptação a esta nova realidade. A escola tem demonstrado dificuldades em se adaptar e em apresentar as transformações necessárias face a este novo cenário contemporâneo, insistindo na manutenção das práticas radicadas na sua origem paradigmática. Procurou dar resposta através da introdução das novas tecnologias, mas tal não significa induzir automaticamente novas formas de ensino ou de aprendizagem, apenas constitui um pequeno passo em direcção à mudança. Contrariando a ideia que a incorporação da tecnologia na educação, por si só, constitui inovação pedagógica, procuramos esclarecer, à luz do próprio conceito de inovação, de que forma a incorporação da tecnologia se processou, e se deverá ser considerada como inovação pedagógica. Assim, tendo como objectivo interpretar e descrever a cultura emergente na sala de aula num contexto de integração curricular das Tecnologias da Informação e Comunicação na Disciplina de Educação Visual, numa turma de uma escola básica do Funchal, empreendemos esta investigação com o intuito de compreender de que forma ela se aproxima ou afasta da ortodoxia vigente. Desenvolvemos um estudo com uma abordagem metodológica de natureza qualitativa, de cariz etnográfico, através da imersão no ambiente natural dos sujeitos, procurando relevar e confrontar subjectividades, atendendo às percepções dos intervenientes neste estudo. As conclusões deste estudo apontam para uma Inovação Pedagógica que se opera ao nível micro, na sala de aula, enquanto ruptura ao nível cultural, atendendo às culturas escolares tradicionais.

Autoria e simulação de cenários de redes em NS-3

Este trabalho aborda a crescente necessidade de verificação e testes das redes antes da sua implementação no mundo real. Variáveis como o investimento, estudo qualidade-custo, questões de gestão, fiabilidade e tempo de vida útil são parte das principais preocupações associadas a existentes e futuras redes. É sobretudo neste âmbito que este projecto opera, fornecendo uma solução para uma optimização da autoria de cenários de redes visando a sua execução na ferramenta de simulação de redes NS-3. As tecnologias emergentes são os alvos mais comuns de ferramentas de simulação de redes e este facto é determinante ao decidir que simulador de redes usar para simular os seus cenários. Com este trabalho, o principal objectivo é fornecer aos utilizadores uma ferramenta colaborativa que permite descrever os seus próprios cenários de redes, baseando-se numa linguagem XML denominada por NSDL e traduzir esta estrutura XML para um script C++ que possa ser executado num ambiente evolucionário, como é o caso do NS-3. A solução proposta permite a rápida criação de cenários de redes através de estruturas de dados XML para posterior tradução para C++ e então, execução no NS-3. A maior problemática associada a esta solução é a necessidade de actualização constante em estruturas de validação e de tradução de documentos XML, aquando da actualização da ferramenta NS-3, o que tem vindo a acontecer muito frequentemente devido à sua própria evolução.

Conversores DC-DC comutados de elevado rendimento para sensores de imagem

Nesta tese de mestrado em engenharia telecomunicações e redes de energia, fez-se um estudo sobre conversores DC-DC comutados de elevado rendimento para sensores de imagem. Onde o principal objetivo é que se desenvolva, em ambiente industrial, um conversor DC-DC de alto rendimento que seja capaz de criar uma tensão inferior à sua alimentação. De salientar que o conversor foi implementado, quase na totalidade, sob a forma de circuito integrado, na tecnologia CMOS 0,35 μm. A implementação deste trabalho foi realizada por meio de um estágio na empresa de sensores de imagem Awaiba. No desenvolvimento do conversor DC-DC inicializou-se o estudo com um regulador de condensadores comutados, com uma arquitetura simples, em que se verificou, através de simulações realizadas num software específico para circuitos integrados - Design Arquitect-IC, que este regulador, apesar de estabilizar a tensão de saída na pretendida, não apresentava alto rendimento, ficando pelos 62%. Na sequência do estudo, na tentativa de melhorar as características do regulador de condensadores comutados, desenvolveu-se um conversor DC-DC com um filtro passa baixo na saída. Verificou-se, através de simulação que este conversor apresentava um rendimento de 92%, onde a sua tensão de alimentação é de 3,3 V e consegue regular na sua saída uma tensão variável entre 1,4 V e 2,2 V, suportando uma corrente máxima de 200 mA. É de referir que o conversor desenvolvido apresenta um tempo de resposta de 20 μs quando ocorre um consumo de corrente com variação em escalão. Sendo um conversor adequado para alimentar sensores de imagem e com elevado rendimento.

Simulação de um sistema aerogerador com controlo óptimo predictivo

Nesta dissertação de mestrado propõe-se simular um sistema para melhorar a qualidade da energia eléctrica produzida por um parque eólico, utilizando conversores multinível NPC costas com costas e controlo óptimo predictivo. Neste trabalho é feito o controlo da potência activa e reactiva que é fornecida à rede de energia eléctrica, a partir de um gerador eólico e é optimizada a forma de onda alternada e sinusoidal de tensão trifásica sem neutro, minimizando o tremor das correntes e a distorção harmónica total, contribuindo para melhorar a qualidade de energia da rede ou de sistemas de alimentação para aplicações críticas como são os sistemas de telecomunicações. Recorre-se ao Matlab/Simulink para simular e comparar os resultados obtidos no sistema de conversão de energia de um parque eólico com o conversor costas com costas com controlo óptimo predictivo com os resultados obtidos com o conversor costas com costas PWM, disponível na biblioteca do software de simulação.

Caracterização, simulação (à escala) e modelação do escoamento em canais artificiais: aplicação a caso de estudo

Os escoamentos no interior de zonas urbanas, apresentam grande heterogeneidade, pelo que a sua caracterização, requer uma formulação que incorpore explicitamente essa variabilidade espacial. A caracterização, simulação (à escala) e modelação do escoamento em canais artificiais e a aplicação a um caso de estudo, no Laboratório de Hidráulica da UMa, representa o cerne desta dissertação. Os objetivos principais desta dissertação são: a caracterização e desenvolvimento de ferramentas de simulação do comportamento do escoamento em canais artificiais, no caso de uma variação súbita dos caudais afluentes, mecanismos de prevenção de cheia; o desenvolvimento de um modelo de simulação hidrodinâmico, considerando os escoamentos variáveis em superfície livre no caso de situações de cheia, na simulação entre as condições variáveis das afluências, das condições hidromorfológicas do canal e da instalação e operação dos sistemas e regulação dos escoamentos; e ainda a análise da viabilidade da simulação (modelo) na gestão e prevenção de cheias em canais artificiais. Numa primeira instância, procede-se à recolha de toda a informação bibliográfica disponível. Com recurso aos modelos digitais do terreno e ao programa ArcGis, é efetuada toda uma exaustiva caracterização da bacia hidrográfica, relativa ao caso de estudo (canal artificial), a partir da qual foi possível obter os dados inerentes às características geométricas, características de relevo e características de drenagem. Segue-se a análise da precipitação com recurso a folhas de cálculo e dados fornecidos pelas instituições pertinentes, de forma a obter valores de precipitação média diária e anual para aplicação de fórmulas, tanto para calcular valores de tempo de concentração, bem como caudais. O próximo passo é selecionar os troços relevantes do canal em estudo e com recurso ao equipamento disponível no Laboratório de Hidráulica da UMa, à folha de cálculo programada e ao programa HEC-RAS procede-se à simulação/modelação/análise desses troços, comparando o resultado/comportamento simulado, com o expectável e entre os vários métodos. Por fim, são expostas as conclusões, bem como algumas considerações finais e uma listagem de objetivos a manter ou alcançar nos próximos anos, onde se incluem, ações prioritárias e recomendações visando, não só melhorar o processo de caracterização do escoamento em canais artificiais, bem como simplificar a prevenção e gestão de cheias.

O impacto do uso do computador nas práticas pedagógicas do ensino fundamental I: o construcionismo como inovação pedagógica

O processo de inserção do computador nas escolas públicas brasileiras decorre das políticas de Informática Educativa do Governo Federal, sendo o seu programa atual conhecido como Proinfo (Programa Nacional de Tecnologia Educacional). Esse programa tem, em seus objetivos principais, pretensões de que sejam criados ambientes de aprendizagem inovadores decorrentes da inserção do computador na educação e apresenta o Construcionismo como referencial teórico principal nas suas prescrições para a criação de tais ambientes. Uma Inovação Pedagógica seria uma ruptura com práticas educacionais tradicionais, possibilitando a criação de ambientes de aprendizagem novos, onde o foco não estaria mais na transmissão de saber por parte do professor e, sim, na construção ativa do conhecimento por parte dos alunos. Uma política educacional (como o Proinfo, por exemplo), inovações tecnológicas (como o computador) ou quaisquer outros fatores externos à escola podem até apoiar as rupturas necessárias a uma Inovação Pedagógica, mas esta não é algo intrínseco a tais fatores: a Inovação vem de dentro da escola, é algo construído em contexto pela ação local dos professores e alunos. Visto que o computador não traz em si nenhuma pedagogia, podendo ser usado tanto para reforçar pedagogias tradicionais quanto para potencializar uma Inovação Pedagógica e que esta não necessariamente decorrerá das prescrições presentes no Proinfo, o presente estudo objetivou analisar se as mudanças que aconteceram nas práticas pedagógicas do Ensino Fundamental I (2º. ao 5º. ano), após a inserção do computador em sala de aula, representam uma Inovação Pedagógica ou não, assumindo-se como referencial de Inovação Pedagógica o mesmo referencial presente nas prescrições do Proinfo, o Construcionismo. Foi realizada uma observação participante do cotidiano das aulas e do processo de inserção do computador, entrevistas com alunos e professores bem como uma análise documental das prescrições presentes nos livros do Proinfo.