Quantitative research Data analysis page 2

data analysis table

Discussing a Teacher MKT and its Role on Teacher Practice when Exploring Data Analysis. 'Discusión del conocimiento matemático para la enseñanza de un profesor y su papel en la práctica docente cuando se explora el análisis de datos'.

Resumen basado en el de la publicación

Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

Formação continuada de professores e melhoria do exercício docente

O presente trabalho teve como ponto de partida os resultados dos rendimentos escolares apresentados pelo SAEB (Sistema de Avaliação da Educação Básica) e o SAEPE (Sistema de Avaliação Escolar de Pernambuco), frente às ações de intervenções promovidas pelas políticas públicas implementadas pelo governo de Pernambuco, através dos programas de formação continuada, direcionados na perspectiva de reverter os baixos índices do rendimento escolar, o que nos possibilitou a delinear objetivos que nos permitissem a identificar a relação entre os indicadores do SAEB, SAEPE e Programas de Formação Continuada no redimensionamento do saber fazer docente e implicações na melhoria do desempenho docente, bem como identificar limites e possibilidades da formação na melhoria do desempenho docente, em razão dos indicadores apresentados. As transformações do mundo têm interferido de forma contundente no campo da educação, bem como nos vários aspectos da gestão educacional, escolar, curricular e particularmente na formação continuada, com vistas no desempenho docente, tendo como objeto crescente a atenção dos pesquisadores com atuação na educação. As políticas educacionais no Brasil vêm demonstrado preocupação com a qualidade do ensino ofertada pela escola pública, decorrente das pressões dos organismos internacionais, que veem na educação a solução dos problemas enfrentados por um mundo cada vez mais globalizado, de transformações e descobertas tecnológicas que caracterizam hoje, a chamada sociedade do conhecimento. Tal contexto, em que a escola pública brasileira se encontrava, mobilizou os gestores a buscarem ações de intervenção no sentido de reverter o quadro tão comprometedor que o ensino público da Educação Básica brasileira se apresentava. O repensar das práticas pedagógicas vivenciadas no contexto escolar, recai sobre o professor, a responsabilidade do resultado que a escola apresenta. Falar da prática pedagógica recai necessariamente na formação inicial e continuada desse professor. Para sua realização utilizou-se uma abordagem quantitativa e qualitativa. As técnicas de coleta de dados foram aplicação de questionários a 100 professores da educação básica da rede pública, entrevistas com cinco formadores e análise dos documentos relacionados com a política de formação continuada. O estudo demonstrou que o modelo proposto, pouco tem contribuído para o desenvolvimento profissional docente, não envolvendo, portanto, o professor diretamente no processo formativo, com exceção dos que participam de alguns programas (SAEB / SAEPE) que visam diretamente à melhoria dos índices de aprendizagem em língua portuguesa e matemática, na perspectiva de que a formação os instrumentalize a aplicar técnicas, que a formação continuada não atende nem suas necessidades, nem da escola. Os demais professores só se encontram uma vez por ano, em estilo de grande evento, enquanto as formações ocorrem de forma desarticulada e fragmentada. Em consequência, foram apresentadas algumas reflexões no intuito de provocar e contribuir na revisão da concepção de formação continuada vivenciada pelos professores da rede pública do ensino de Pernambuco.

The use of image analysis to estimate population growth rate in Daphnia magna

1. Population growth rate (PGR) is central to the theory of population ecology and is crucial for projecting population trends in conservation biology, pest management and wildlife harvesting. Furthermore, PGR is increasingly used to assess the effects of stressors. Image analysis that can automatically count and measure photographed individuals offers a potential methodology for estimating PGR. 2. This study evaluated two ways in which the PGR of Daphnia magna, exposed to different stressors, can be estimated using an image analysis system. The first method estimated PGR as the ratio of counts of individuals obtained at two different times, while the second method estimated PGR as the ratio of population sizes at two different times, where size is measured by the sum of the individuals' surface areas, i.e. total population surface area. This method is attractive if surface area is correlated with reproductive value (RV), as it is for D. magna, because of the theoretical result that PGR is the rate at which the population RV increases. 3. The image analysis system proved reliable and reproducible in counting populations of up to 440 individuals in 5 L of water. Image counts correlated well with manual counts but with a systematic underestimate of about 30%. This does not affect accuracy when estimating PGR as the ratio of two counts. Area estimates of PGR correlated well with count estimates, but were systematically higher, possibly reflecting their greater accuracy in the study situation. 4. Analysis of relevant scenarios suggested the correlation between RV and body size will generally be good for organisms in which fecundity correlates with body size. In these circumstances, area estimation of PGR is theoretically better than count estimation. 5. Synthesis and applications. There are both theoretical and practical advantages to area estimation of population growth rate when individuals' reproductive values are consistently well correlated with their surface areas. Because stressors may affect both the number and quality of individuals, area estimation of population growth rate should improve the accuracy of predicting stress impacts at the population level.