Design a computer programming learning environment for Massive Open Online Courses

Teaching and learning computer programming is as challenging as difficult. Assessing the work of students and providing individualised feedback to all is time-consuming and error prone for teachers and frequently involves a time delay. The existent tools and specifications prove to be insufficient in complex evaluation domains where there is a greater need to practice. At the same time Massive Open Online Courses (MOOC) are appearing revealing a new way of learning, more dynamic and more accessible. However this new paradigm raises serious questions regarding the monitoring of student progress and its timely feedback. This paper provides a conceptual design model for a computer programming learning environment. This environment uses the portal interface design model gathering information from a network of services such as repositories and program evaluators. The design model includes also the integration with learning management systems, a central piece in the MOOC realm, endowing the model with characteristics such as scalability, collaboration and interoperability. This model is not limited to the domain of computer programming and can be adapted to any complex area that requires systematic evaluation with immediate feedback.

Odin: a service for gamification of learning activities

Existing gamification services have features that preclude their use by e-learning tools. Odin is a gamification service that mimics the API of state-of-the-art services without these limitations. This paper describes Odin, its role in an e-learning system architecture requiring gamification, and details its implementation. The validation of Odin involved the creation of a small e-learning game, integrated in a Learning Management System (LMS) using the Learning Tools Interoperability (LTI) specification.

Decision Support for Energy Contracts Negotiation with Game Theory and Adaptive Learning

This paper presents a decision support methodology for electricity market players’ bilateral contract negotiations. The proposed model is based on the application of game theory, using artificial intelligence to enhance decision support method’s adaptive features. This model is integrated in AiD-EM (Adaptive Decision Support for Electricity Markets Negotiations), a multi-agent system that provides electricity market players with strategic behavior capabilities to improve their outcomes from energy contracts’ negotiations. Although a diversity of tools that enable the study and simulation of electricity markets has emerged during the past few years, these are mostly directed to the analysis of market models and power systems’ technical constraints, making them suitable tools to support decisions of market operators and regulators. However, the equally important support of market negotiating players’ decisions is being highly neglected. The proposed model contributes to overcome the existing gap concerning effective and realistic decision support for electricity market negotiating entities. The proposed method is validated by realistic electricity market simulations using real data from the Iberian market operator—MIBEL. Results show that the proposed adaptive decision support features enable electricity market players to improve their outcomes from bilateral contracts’ negotiations.

Perspetivas interdisciplinares na planificação didática de Línguas e Culturas Estrangeiras

O presente Relatório Final de Estágio concretiza-se num trabalho de reflexão crítica sobre as práticas realizadas como professora estagiária de Inglês e de Espanhol no âmbito das Unidades Curriculares de Prática Educativa I, II e III, do Curso de Mestrado em Ensino de Inglês e Francês ou Espanhol, da Escola Superior de Educação, do Instituto Politécnico do Porto. A problemática que se apresenta decorre da perspetiva de que o ensino e aprendizagem de uma língua estrangeira baseados na articulação entre disciplinas do currículo contribui para uma aprendizagem holística, desenvolvendo competências que permitem um entendimento geral e global dos fenómenos humanos proporcionando aos alunos a compreensão do saber escolar como um todo articulável, contribuindo para uma leitura lógica e completa da realidade. A sua concretização na sala de aula impõe que o professor planifique atividades e opte por estratégias de ensino e de aprendizagem diversificadas, onde convergem finalidades, conceitos e metodologias de diversas disciplinas do currículo. Assim, este trabalho descreve a planificação de práticas de ensino e aprendizagem de Inglês e Espanhol em articulação com os conteúdos e os objetivos da disciplina de Estudo do Meio no Primeiro Ciclo. A planificação de práticas de Inglês no Segundo Ciclo foi realizada em articulação com a disciplina de História e Geografia de Portugal, com base na metodologia de projeto. As opções adotadas na planificação didática são consideradas estratégicas para uma aprendizagem significativa. Palavras-chave: perspetiva interdisciplinar do ensino; planificação didática de línguas estrangeiras; compreensão integrada do saber escolar; aprendizagem por projeto

Possibilidade de desenvolvimento integrado pela expressão musical: Uma experiência no 1º CEB

Desde o primeiro momento, este projeto procurou libertar-se dos cenários tradicionais em que a aprendizagem era encarada como uma atividade solitária e individual; ao longo do processo, cada aluno encontrava-se sozinho perante a tarefa, sob olhar atento do professor (tais posturas eram próprias de uma cultura autoritária e pouco solidária na apropriação do saber). Decorrente dessa vontade de alterar formas de atuação, este projeto assentou os seus pressupostos teóricos na teoria em espiral de Bruner e na teoria das inteligências múltiplas de Gardner. Assim, o aluno é sempre encarado como um ser em desenvolvimento, razão pela qual urge ter uma visão holística e integrada desse desenvolvimento. Como tal, associada a estas teorias aparece a aprendizagem cooperativa e, consequentemente, o conceito de Zona de Desenvolvimento Proximal de Vygotsky e a integração curricular diretamente ligada à metodologia de projeto defendida por autores como Dewey e Kilpatrik, pontos basilares de todo este estudo. Tal como o próprio nome do projeto indica Possibilidades de desenvolvimento integrado pela Expressão Musical: Uma experiência no 1.º CEB, o objetivo principal é investigar as possibilidades de desenvolvimento global do aluno, com a interligação dos vários saberes que lhe permitam construir o seu conhecimento de uma forma integrada, tendo como ponto de partida a expressão musical. Desde a elaboração das planificações, passando pelas atividades desenvolvidas ao longo das aulas, houve sempre a preocupação em promover a participação ativa dos alunos e, como é evidente pelos mapas de conceitos, privilegiar a integração curricular bem como o desenvolvimento global dos alunos. Os dados obtidos através da entrevista efetuada aos alunos e do inquérito final demonstram o reconhecimento, por parte dos alunos, da expressão musical como uma mais3 valia para a sua aprendizagem nas diversas disciplinas, bem como a sua preferência pelo trabalho cooperativo.

Do outro lado da sala... Relatório de Estágio da Prática Educativa

Este relatório de estágio integra-se na unidade curricular de Integração Curricular: Prática Educativa e Relatório de Estágio, inserida no segundo ano do Mestrado em Ensino do 1.º e 2.º Ciclo do Ensino Básico. Neste sentido, tem como propósito dar a conhecer o percurso realizado pela mestranda nos dois contextos educativos onde desenvolveu a sua Prática Educativa Supervisionada. Sendo a Prática o momento em que teoria e práxis se articulam, evidencia, num primeiro momento, o enquadramento académico e profissional que deve nortear a ação do professor. Inicia-se, assim, pelos pressupostos legais que fundamentam a formação de professores e a Prática Educativa Supervisionada, seguindo-se algumas considerações sobre a dimensão profissional e pressupostos teóricos e práticos que devem orientar o professor na sua ação, destacando-se, neste sentido, a reflexão e a investigação nos diferentes momentos da ação docente. Descreve, num segundo momento, o contexto educativo onde a mestranda se integrou, seguindo-se uma análise reflexiva e devidamente fundamentada das experiências educativas vivenciadas em par pedagógico, nos dois contextos, nomeadamente, a Escola Eb1/Ji dos Miosótis e a Escola Eb2/3 Pêro Vaz de Caminha. Todo este trabalho de cooperação se realizou em par pedagógico, possibilitando a construção de conhecimentos e de vivências partilhadas que foram, sem dúvida, enriquecedoras. Este relatório de estágio pretende evidenciar o crescimento da mestranda a nível pessoal e profissional e apresenta-se como o culminar de uma etapa marcante na sua vida, a formação inicial de professores. Fica, desta forma, a certeza de que o verdadeiro caminho se inicia agora, um caminho esse que será certamente repleto de novos desafios e aprendizagens.

High-Content Analysis of Breast Cancer Using Single-Cell Deep Transfer Learning

High-content analysis has revolutionized cancer drug discovery by identifying substances that alter the phenotype of a cell, which prevents tumor growth and metastasis. The high-resolution biofluorescence images from assays allow precise quantitative measures enabling the distinction of small molecules of a host cell from a tumor. In this work, we are particularly interested in the application of deep neural networks (DNNs), a cutting-edge machine learning method, to the classification of compounds in chemical mechanisms of action (MOAs). Compound classification has been performed using image-based profiling methods sometimes combined with feature reduction methods such as principal component analysis or factor analysis. In this article, we map the input features of each cell to a particular MOA class without using any treatment-level profiles or feature reduction methods. To the best of our knowledge, this is the first application of DNN in this domain, leveraging single-cell information. Furthermore, we use deep transfer learning (DTL) to alleviate the intensive and computational demanding effort of searching the huge parameter's space of a DNN. Results show that using this approach, we obtain a 30% speedup and a 2% accuracy improvement.

A learning approach to swarm-based path detection and tracking

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

A Metrologia na Indústria Aeronáutica

O presente relatório é um dos elementos que contribuirão para a concretização da avaliação individual da Unidade Curricular de Dissertação/Projeto/Estágio Profissional, inserida no plano de estudos do Mestrado em Engenharia de Instrumentação e Metrologia e traduz o trabalho realizado na empresa Caetano Aeronautic. O estágio, com a duração de sete meses, permitiu a concretização de finalidades e objetivos que deram suporte ao desenvolvimento das aprendizagens e mobilização dos saberes científicos relativos a domínios e conteúdos curriculares, nomeadamente inseridos nas áreas da Metrologia e Qualidade. A Metrologia é circunscrita como a ciência da medição. A medição é uma operação de extrema relevância em diversas atividades, porque é através da Metrologia que se garante um elevado nível de qualidade pretendido para a conceção, fabricação e utilização de serviços ou produtos. Face à indústria aeronáutica envolver um elevado conjunto de processos, de normas e documentação, foi necessário inicialmente um envolvimento integrado com o Sistema de Gestão da Qualidade da Caetano Aeronautic e com as operações inerentes, nomeadamente de melhoria contínua. Foram desenvolvidas, dentro do possível, propostas de melhoria no processo de inspeção dos componentes aeronáuticos. Dentro das mesmas destacam-se a alteração dos registos de medição, o estudo e posterior proposta de aquisição de ferramentas adicionais para equipamentos de medição. O fluxo de medição tornou-se mais fluído através da concretização da proposta de alteração do layout do laboratório. De salientar o trabalho desenvolvido na área da Engenharia da Qualidade, nomeadamente no tratamento de não conformidades, o que contribuiu para que o processo se encontre atualmente bastante simplificado na empresa.

Contributos das TIC para as Necessidades Educativas Especiais - Treino da Perceção Visual

As novas tecnologias de informação e comunicação vêm introduzir novas abordagens e orientações nas relações das pessoas no mundo global, ao mesmo tempo que vêm redefinir paradigmas diversos em várias áreas disciplinares, nomeadamente nas áreas da saúde e da educação. A massificação das tecnologias vem assim aproximar a informação e o conhecimento das pessoas e a sua utilização no apoio aos processos de ensino e de aprendizagem dos alunos com necessidades educativas especiais e dificuldades de aprendizagem específicas tem vindo a ser discutida cada vez mais com uma maior relevância. Pretende-se através da presente dissertação contribuir com soluções que apoiem a desmaterialização dos processos e desburocratização dos relacionamentos entres os diversos intervenientes num processo de terapia de uma criança. Apesar de poder ser extensível a outros cenários, o projeto desenvolvido aplica-se ao caso concreto de crianças com necessidades educativas especiais e dificuldades de aprendizagem específicas, motivadas por dificuldades de perceção visual, que obrigam, além da adoção de programas de treino, como jogos interativos, a um acompanhamento integrado de todos os intervenientes na sua terapia: terapeutas, professores, pais e educadores, assistentes sociais entre outros, tornando-se fundamental a utilização de uma plataforma universal que permita a troca e sistematização de informações. Inicialmente foi necessário um enquadramento desta temática por via da leitura, pesquisa e reuniões com elementos ligados a diferentes áreas que intervém no tratamento de necessidades educativas especiais. Depois de uma pesquisa bibliográfica inicial sobre as dimensões a explorar, recolheu-se informação sobre estudos e projetos desenvolvidos para apoiar esta área, e desenvolveu-se um projeto destinado a contribuir para o trabalho positivo de todos os profissionais que se dedicam à terapia/tratamento das crianças com necessidades educativas especiais, particularmente derivadas de dificuldades de perceção visual. Posteriormente, realizou-se a avaliação do protótipo de forma a validar o real contributo do sistema na melhoria da comunicação e partilha de informação entre todos os intervenientes no processo de terapia de crianças com necessidades educativas especiais e da utilização das tecnologias interativas no treino da perceção visual. Com vista a uma futura implementação de um recurso educativo deste âmbito, foram também recolhidos os pontos negativos e sugestões de melhoria a incorporar. Em suma, este trabalho valida os contributos das TIC, e deste sistema em particular, na relação dos intervenientes num processo de terapia interdisciplinar e no treino da perceção visual.

Relatório de estágio em Ensino do 1.º Ciclo do Ensino Básico

Relatório EPE - Relatório de estágio em Educação Pré-Escolar: O presente relatório de estágio foi realizado no âmbito da Unidade Curricular (UC) de Prática Pedagógica Supervisionada na Educação Pré-Escolar, inserida no Mestrado em Educação Pré-Escolar e Ensino do 1.º Ciclo do Ensino Básico. Sendo que este perspetiva o percurso de formação da mestranda, importa conceptualizar os referenciais teóricos e legais que sustentaram a sua ação e a metodologia utlizada durante todo o processo – investigação-ação – que inclui os seguintes processos educativos: a observação, a planificação, a ação, a avaliação e a reflexão. A Prática Pedagógica Supervisionada realizou-se na valência de creche, no Colégio Novo da Maia e teve como principais objetivos o desenvolvimento das competências profissionais e disposições subjacentes ao Perfil Geral e Específico de Desempenho do Educador de Infância. Apoiando a sua prática através da observação, recolha de dados, análise constante da ação e reflexão crítica permanente, a formanda, regulou-se pela metodologia de investigação-ação enquanto “processo em que os participantes analisam as suas próprias práticas educativas de uma forma sistemática e aprofundada” (Coutinho et al, 2009, p.360), com vista ao desenvolvimento de competências relativas a um educador enquanto investigador da própria ação. Importa acrescentar que o período de estágio foi de 210 horas e decorreu em díade de formação. A colaboração entre todos os atores intervenientes no contexto da prática pedagógica supervisionada “visa a construção de um perfil profissional que promova o desenvolvimento das competências socioprofissionais e pessoais, de forma fundamentada, reflexiva, integrada e autonomizante, à luz do princípio da aprendizagem ao longo da vida” (Ribeiro, 2013, p.2).

Relatório de estágio em Ensino do 1.º Ciclo do Ensino Básico

Relatório EPE - Relatório de estágio em Educação Pré-Escolar: O presente relatório foi realizado no âmbito da unidade curricular Prática Pedagógica Supervisionada, inserida no Mestrado em Educação Pré-Escolar e Ensino do 1.º Ciclo do Ensino Básico, da Escola Superior de Educação do Porto, durante o ano letivo 2013/2014, atribuindo qualificação profissional no contexto de pré-escolar. Este documento pretende descrever e analisar o percurso formativo desenvolvido pela mestranda ao longo da sua prática pedagógica supervisionada, numa perspetiva reflexiva sobre a construção dos saberes profissionais para a Educação. Este percurso formativo comprometeu uma atitude investigativa, bem como a mobilização de saberes científicos e legais por forma a articular as vertentes de teoria e prática, perspetivando uma construção integrada dos saberes. A prática pedagógica foi sustentada numa perspetiva construtivista, atribuindo um papel ativo à criança na construção das suas aprendizagens. Esta baseou-se num trabalho de equipa cooperativo, o qual se concretiza através do debate e da partilha de ideias, entre os vários intervenientes da ação, como meio para a transformação da realidade educativa. Ao longo da prática foi, ainda, atribuído um papel fundamental à observação do contexto, sendo esta essencial para a compreensão e conhecimento pleno da criança. Em suma, todo o percurso formativo no qual está englobado a prática pedagógica, levou a uma problematização das questões emergentes da prática, desenvolvendo uma atitude indagadora e reflexiva. Apesar da significante contribuição para a aquisição de competências pessoais e profissionais, o percurso formativo deve ser assumido como uma construção contínua, fundamentado num princípio da aprendizagem ao longo da vida.

Estações de tratamento de águas residuais: conceitos e dimensionamento

O presente relatório é o corolário do Estágio Curricular que a autora efetuou, durante o segundo semestre do ano letivo de 2014/2015 na SBS – Engenharia Civil, Hidráulica e Ambiente, Lda. Nesta empresa a autora foi integrada na equipa técnica que elaborou um Projeto de Execução para uma Estação de Tratamento de Águas Residuais que irá ser construída em Montemor-o-Novo, tendo-lhe sido atribuídas as seguintes tarefas principais: i) estudo de ferramentas de dimensionamento de ETAR; e ii) estudo dos processos de tratamento de águas residuais a instalar. O tratamento de águas residuais não é matéria que conste do atual Plano de Estudos do Mestrado em Engenharia Civil do ISEP. Este facto, associado à premente necessidade de dar resposta às expectativas da Entidade Acolhedora, obrigou a autora a um esforço de aprendizagem significativo. Nesta fase foi executada uma aprofundada pesquisa bibliográfica que permitiu à autora obter o nível de conhecimentos teóricos necessário para a plena integração na Equipa de Projeto. Já integrada na Equipa de Projeto o primeiro trabalho desenvolvido pela autora foi a análise detalhada do Caderno de Encargos e da respetiva Nota Técnica. Seguidamente a autora participou em todas as fases do Projeto tendo, por isso, colaborado na análise do Estudo Geotécnico, no dimensionamento dos órgãos da ETAR, no cálculo do perfil hidráulico, na definição de formas (plantas e cortes) dos órgãos, na elaboração da Lista de Equipamentos e do Mapa de Quantidades e, por último, na elaboração da Memória Descritiva e Justificativa do Processo de Tratamento e Equipamentos. O Caso Prático incluído no presente documento é, em larga medida, o corolário do processo de aprendizagem de que a autora beneficiou no decorrer do Estágio Curricular. Grande parte das tarefas que a autora executou ao longo da elaboração do projeto relacionaram-se com o dimensionamento dos órgãos da ETAR e com os respetivos cálculos hidráulicos. Os conhecimentos teórico-práticos desta forma adquiridos foram reunidos num conjunto de ferramentas, maioritariamente folhas de cálculo, que se verificou serem úteis nos processos de dimensionamento e de teste de soluções alternativas. É parte integrante deste relatório um capítulo no qual é feita uma detalhada apresentação dos conceitos teóricos subjacentes ao Projeto de ETAR. Este capítulo reflete o estudo que a autora teve necessidade de efetuar antes de se sentir capaz de integrar a Equipa de Projeto.

Integrated study by NMR and X-ray Crystallography on the analysis of the molecular interactions in heme-binding proteins

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Bioquímica, Especialidade Bioquímica Estrutural

Molecular determinants of ligand specificity in carbohydrate-binding modules: an NMR and X-ray crystallography integrated study

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Bioquímica – Ramo Bioquímica Estrutural