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.

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.

Geração automática de interfaces com o utilizador: uma abordagem baseada em MDA para a plataforma PHP

Os modelos e as técnicas de modelação são, hoje em dia, fundamentais na engenharia de software, devido à complexidade e sofisticação dos sistemas de informação actuais.A linguagem Unified Modeling Language (UML) [OMG, 2005a] [OMG, 2005b] tornou-se uma norma para modelação, na engenharia de software e em outras áreas e domínios, mas é reconhecida a sua falta de suporte para a modelação da interactividade e da interface com o utilizador [Nunes and Falcão e Cunha, 2000].Neste trabalho, é explorada a ligação entre as áreas de engenharia de software e de interacção humano-computador, tendo, para isso, sido escolhido o processo de desenvolvimento Wisdom [Nunes and Falcão e Cunha, 2000] [Nunes, 2001]. O método Wisdom é conduzido por casos de utilização essenciais e pelo princípio da prototipificação evolutiva, focando-se no desenho das interfaces com o utilizador através da estrutura da apresentação, com a notação Protótipos Abstractos Canónicos (PAC) [Constantine and Lockwood, 1999] [Constantine, 2003], e do comportamento da interacção com a notação ConcurTaskTrees (CTT) [Paternò, 1999] [Mori, Paternò, et al., 2004] em UML.É proposto, também, neste trabalho um novo passo no processo Wisdom, sendo definido um modelo específico, construído segundo os requisitos da recomendação Model Driven Architecture (MDA) [Soley and OMG, 2000] [OMG, 2003] elaborada pela organização Object Managent Group (OMG). Este modelo específico será o intermediário entre o modelo de desenho e a implementação da interface final com o utilizador. Esta proposta alinha o método Wisdom com a recomendação MDA, tornando possível que sejam gerados, de forma automática, protótipos funcionais de interfaces com o utilizador a partir dos modelos conceptuais de análise e desenho.Foi utilizada a ferramenta de modelação e de metamodelação MetaSketch [Nóbrega, Nunes, et al., 2006] para a definição e manipulação dos modelos e elementos propostos. Foram criadas as aplicações Model2Model e Model2Code para suportar as transformações entre modelos e a geração de código a partir destes. Para a plataforma de implementação foi escolhida a framework Hydra, desenvolvida na linguagem PHP [PHP, 2006], que foi adaptada com alguns conceitos de modo a suportar a abordagem defendida neste trabalho.

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.

GPON / FTTH: FTTH_fiber to the home

As redes de comunicação de nova geração, onde se incluem as tecnologias de fibra óptica, têm sido uma área na qual tem havido imensa investigação e desenvolvimento. As tecnologias de FTTx, em especial a FTTH, já são uma realidade em milhares de habitações em variadíssimos países. A presente dissertação descreve um estudo da tecnologia GPON - Gigabit Passive Optical Network - nas instalações da EMACOM, Telecomunicações da Madeira, Unipessoal, Lda. Inicialmente são enumerados os requisitos necessários, quer seja por parte dos clientes como dos fornecedores. Em seguida apresenta-se o padrão do ITU-T G.984, contendo as várias camadas, tais como a camada física e a camada de convergência de transmissão, abordando também a estrutura das tramas e as principais características do referido padrão. Depois é dado a conhecer ao leitor os elementos que constituem uma rede GPON, sejam estes equipamentos passivos ou activos. Seguidamente foi descrito o planeamento para o projecto proposto onde foram estudados os vários tipos de arquitectura utilizados pelo FTTH e definiu-se qual seria a melhor opção para a zona urbana considerada. Utilizou-se o ArcMap da ESRI Portugal - Sistemas e Informação Geográfica, S.A, criando uma base de dados e um esquema da própria rede num mapa da freguesia de São Martinho. Utilizou-se o AutoCad, onde foram elaborados vários sinópticos da rede da área escolhida, nos quais englobam a rede de alimentação, e a rede de distribuição. Toda a informação ilustrada nos sinópticos foi colocada numa folha de cálculo de Excel sendo mais rápida a sua pesquisa. Posteriormente, criou-se uma lista de material com as quantidades necessárias a utilizar para a sua implementação. Para verificar a viabilidade do projecto em termos de potência óptica foi efectuado um cálculo do balanço de potência. Assim, é considerada a ligação mais distante para averiguar se existe potência óptica suficiente para cobrir essa ligação. Caso seja viável, então os outros pontos de distribuição ópticos com distâncias inferiores também estarão suficientemente alimentados em termos ópticos. São ainda abordados os vários tipos de perdas nas fibras ópticas, as definições de link power e link loss budgets. Finalmente, foram efectuados testes de simulação com o programa OptiSystem simulando a ligação usada para o cálculo de potência podendo-se assim comparar valores e verificar o desempenho do sistema através do diagrama de olho obtido.

Localização e simulação de som tridimensional

Orientador: António Manuel Casimiro

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.

Medidas da complexidade da estrutura de algoritmos codificados em C

Nesta dissertação defendemos uma forma nova de medir o produto de software com base nas medidas usadas na teoria dos sistemas complexos. Consideramos o uso dessas medidas vantajoso em relação ao uso das medidas tradicionais da engenharia de software. A inovação desta dissertação sintetiza-se em considerar o produto de software como um sistema complexo, dotado de uma estrutura que comporta vários níveis e na proposta da correlação de gama longa como medida da complexidade de estrutura de programas fontes. Essa medida, invariante para a escala de cada nível da estrutura, pode ser calculada automaticamente. Na dissertação, primeiro descrevemos o processo de desenvolvimento do software e as medidas existentes para medir o referido processo e produto e introduzimos a teoria dos sistemas complexos. Concluímos que o processo tem características de sistema complexo e propomos que seja medido como tal. Seguidamente, estudamos a estrutura do produto e a dinâmica do seu. processo de desenvolvimento. Apresentamos um estudo experimental sobre algoritmos codificados em C, que usamos para validar hipóteses sobre a complexidade da estrutura do produto. Propomos a correlação de gama longa como medida da complexidade da estrutura. Estendemos essa medida a uma amostra codificada em Java. Concluímos, evidenciando as limitações e as potencialidades dessa medida e a sua aplicação em Engenharia de Software.

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.

Avaliação do risco de galgamento de estruturas portuárias: o caso do Porto de Ponta Delgada (Açores, Portugal)

A análise do galgamento de estruturas portuárias não só é importante para a avaliação da segurança de bens, pessoas e equipamentos e das atividades junto a elas desenvolvidas, como também a nível económico e financeiro. A finalidade deste trabalho é a aplicação da metodologia desenvolvida pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a avaliação do risco de galgamento de estruturas portuárias ao Porto de Ponta Delgada, Açores, num período de dois anos (2011 e 2012), para cinco secções nele enquadradas. A metodologia desenvolvida ao longo desde trabalho apresenta como componentes essenciais a caraterização da agitação marítima a que estão sujeitas as secções em estudo e o cálculo do caudal médio de galgamento por metro linear de estrutura. Estas duas variáveis, inicialmente estudadas e indispensáveis neste trabalho, são obtidas com base em dados de agitação marítima em águas profundas fornecidas pelo modelo regional de previsão de agitação WAVEWATCH III, que, acoplado ao modelo espetral SWAN e ao modelo de declive suave DREAMS, permite a obtenção da agitação marítima incidente na entrada do porto e no seu interior, respetivamente. Os resultados do modelo SWAN são validados mediante uma comparação com dados medidos in situ pela boia ondógrafo localizada ao largo da zona em estudo. Os parâmetros de agitação marítima obtidos para as cinco secções em análise permitem determinar o caudal médio de galgamento, com recurso à ferramenta NN_OVERTOPPING, baseada em redes neuronais.Em seguida, como resultado da combinação entre os valores de probabilidades e de consequências associadas, quando ultrapassado um determinado caudal médio de galgamento admissível anteriormente estabelecido para cada zona em estudo, é obtido um grau de risco de galgamento para cada zona analisada, o que permite criar um mapa de risco que servirá de informação para o planeamento de operações e de futuras intervenções nessa envolvente.

Avaliação numérica do comportamento sísmico de estruturas de betão armado

Os danos provocados por sismos encontram-se diretamente relacionados com os movimentos do solo que este possa provocar, com a vulnerabilidade da estrutura geológica e com a capacidade das construções para resistirem a tais ações. A preocupação na salvaguarda da vida humana e no mitigar dos danos provocados por eventos sísmicos conduziu a um grande avanço e aperfeiçoamento na compreensão do fenómeno, nas suas consequências e nas técnicas de conceção e de dimensionamento sismo-resistentes. À medida que as exigências técnicas evoluem, procura-se desenvolver métodos de análise que descrevam melhor o comportamento real das estruturas. Embora atualmente as análises dinâmicas tridimensionais lineares com base em análises modais e em coeficientes de comportamento sejam muito utilizadas, devido essencialmente à sua simplicidade e rapidez de execução, tem-se verificado uma crescente aderência a novas metodologias que têm diretamente em conta o comportamento não linear das estruturas quando sujeitas a ações sísmicas. Esta tese tem como principal objetivo estudar diferentes técnicas de simulação numérica do comportamento sísmico de estruturas de betão armado. São descritas as principais características das metodologias de simulação numérica mais utilizadas tanto em gabinete de projeto como em estudos de investigação. É dada especial atenção às análises dinâmicas não lineares, uma vez que esta técnica foi utilizada para simular o comportamento de uma estrutura de betão armado de um piso, que foi ensaiada no âmbito da 15ª Conferência Mundial em Engenharia Sísmica. Para avaliar a capacidade de simulação desta técnica, os resultados numéricos são diretamente comparados com os resultados experimentais, sendo possível verificar uma boa concordâncias entre ambos.

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.