Remote experimentation network - yielding an inter-university peer-to-peer e-service

The goal of this paper is to discuss the benefits and challenges of yielding an inter-continental network of remote laboratories supported and used by both European and Latin American Institutions of Higher Education. Since remote experimentation, understood as the ability to carry out real-world experiments through a simple Web browser, is already a proven solution for the educational community as a supplement to on-site practical lab work (and in some cases, namely for distance learning courses, a replacement to that work), the purpose is not to discuss its technical, pedagogical, or economical strengths, but rather to raise and try to answer some questions about the underlying benefits and challenges of establishing a peer-to-peer network of remote labs. Ultimately, we regard such a network as a constructive mechanism to help students gain the working and social skills often valued by multinational/global companies, while also providing awareness of local cultural aspects.

Using remote experimentation in a large undergraduate course: initial findings

The use of remote labs in undergraduate courses has been reported in literature several times since the mid 90's. Nevertheless, very few articles present results about the correspondent learning gains obtained by students, and in what conditions those systems can be more efficient, thus suggesting a lack of data concerning their pedagogical effectiveness. This paper addresses such a gap by presenting some initial findings concerning the use of a remote lab (VISIR), in a large undergraduate course on Physics, with over 550 students enrolled.

Educational application of remote experimentation for mobile devices

In this article the authors describe the application development RExMobile and the importance of remote experimentation via mobile devices, especially smartphones simple, beyond the space provided for this application in education. The article deals the creation, software and hardware that provide an interactive and dynamic way to attract more students to use these experiments remote, serving as support to teachers to science teaching from its initial series. The ease and availability of smartphones, even these students of basic education, permits the reach of new users and in different places. Thus, the practice of remote experimentation in mobile devices enables new spaces for access and interaction. Are used for developing software free or low cost, HTML5 and jQuery Mobile framework, that enable the creation of pages compatible with different mobile operating systems such as iOS, Android, Windows Phone, some Symbian, among others. Also are demonstrated patterns layouts that allow greater accessibility.

Remote and mobile experimentation: pushing the boundaries of an ubiquitous learning place

Concepts like E-learning and M-learning are changing the traditional learning place. No longer restricted to well-defined physical places, education on Automation and other Engineering areas is entering the so-called ubiquitous learning place, where even the more practical knowledge (acquired at lab classes) is now moving into, due to emergent concepts such as Remote Experimentation or Mobile Experimentation. While Remote Experimentation is traditionally regarded as the remote access to real-world experiments through a simple web browser running on a PC connected to the Internet, Mobile Experimentation may be seen as the access to those same (or others) experiments, through mobile devices, used in M-learning contexts. These two distinct client types (PCs versus mobile devices) pose specific requirements for the remote lab infrastructure, namely the ability to tune the experiment interface according to the characteristics (e.g. display size) of the accessing device. This paper addresses those requirements, namely by proposing a new architecture for the remote lab infrastructure able to accommodate both Remote and Mobile Experimentation scenarios.

Remote-controlled experiments with cloud chemistry

Developing cleaner chemical processes often involves sophisticated flow-chemistry equipment that is not available in many economically developing countries. For reactions where it is the data that are important rather than the physical product, the networking of chemists across the internet to allow remote experimentation offers a viable solution to this problem.

Uma aplicação Web para apoio a laboratórios remotos reconfiguráveis baseados na norma IEEE 1451.0

Nos últimos anos, o processo de ensino e aprendizagem tem sofrido significativas alterações graças ao aparecimento da Internet. Novas ferramentas para apoio ao ensino têm surgido, nas quais se destacam os laboratórios remotos. Atualmente, muitas instituições de ensino disponibilizam laboratórios remotos nos seus cursos, que permitem, a professores e alunos, a realização de experiências reais através da Internet. Estes são implementados por diferentes arquiteturas e infraestruturas, suportados por vários módulos de laboratório acessíveis remotamente (e.g. instrumentos de medição). No entanto, a sua inclusão no ensino é ainda deficitária, devido: i) à falta de meios e competências técnicas das instituições de ensino para os desenvolverem, ii) à dificuldade na partilha dos módulos de laboratório por diferentes infraestruturas e, iii) à reduzida capacidade de os reconfigurar com esses módulos. Para ultrapassar estas limitações, foi idealizado e desenvolvido no âmbito de um trabalho de doutoramento [1] um protótipo, cuja arquitetura é baseada na norma IEEE 1451.0 e na tecnologia de FPGAs. Para além de garantir o desenvolvimento e o acesso de forma normalizada a um laboratório remoto, este protótipo promove ainda a partilha de módulos de laboratório por diferentes infraestruturas. Nesse trabalho explorou-se a capacidade de reconfiguração de FPGAs para embutir na infraestrutura do laboratório vários módulos, todos descritos em ficheiros, utilizando linguagens de descrição de hardware estruturados de acordo com a norma IEEE 1451.0. A definição desses módulos obriga à criação de estruturas de dados binárias (Transducer Electronic Data Sheets, TEDSs), bem como de outros ficheiros que possibilitam a sua interligação com a infraestrutura do laboratório. No entanto, a criação destes ficheiros é bastante complexa, uma vez que exige a realização de vários cálculos e conversões. Tendo em consideração essa mesma complexidade, esta dissertação descreve o desenvolvimento de uma aplicação Web para leitura e escrita dos TEDSs. Para além de um estudo sobre os laboratórios remotos, é efetuada uma descrição da norma IEEE 1451.0, com particular atenção para a sua arquitetura e para a estrutura dos diferentes TEDSs. Com o objetivo de enquadrar a aplicação desenvolvida, efetua-se ainda uma breve apresentação de um protótipo de um laboratório remoto reconfigurável, cuja reconfiguração é apoiada por esta aplicação. Por fim, é descrita a verificação da aplicação Web, de forma a tirar conclusões sobre o seu contributo para a simplificação dessa reconfiguração.

Laboratório remoto para ensino de eficiência energética em um sistema de bombeamento de água

A utilização racional da energia elétrica é um tema bastante discutido na atualidade. Uma das principais preocupações é com o setor industrial brasileiro, o qual é responsável pela maior parte do consumo desse tipo de energia, devido à utilização de sistemas motrizes. Aliado a esse fato, a falta de uma abordagem adequada ao ensino de eficiência energética e conservação de energia, em muitos cursos de Engenharia das universidades brasileiras, contribui para o aumento do desperdício de energia elétrica. Neste sentido, este trabalho apresenta um laboratório remoto voltado a realização de ensaios de eficiência energética em um sistema motriz de bombeamento d’água. Para isto, foi desenvolvido um software que permite acionar e monitorar o protótipo de bombeamento d’água pertencente ao LAMOTRIZ da Universidade Federal do Pará. Ainda, foi elaborado um ensaio piloto para testar a experimentação remota com alunos de graduação e pós-graduação da referida universidade e foi realizada uma avaliação desta experimentação pelos referidos alunos.

LABEXP - Laboratório de experimentação remota em tempo real

Este trabalho apresenta o processo de desenvolvimento e implementação do Laboratório de Experimentação Remota em Tempo Real (LabExp), atualmente em funcionamento na Universidade Federal do Pará, com o objetivo de funcionar como uma plataforma auxiliar para ensino e aprendizagem das disciplinas de sistemas de controle. O ensino e aprendizagem foram contemplados através da disponibilização de experimentos, onde os usuários poderão interagir com os mesmos, alterando parâmetros e observando o resultado desta interação. Além dos experimentos disponíveis, acredita-se que em ambientes de educação online é interessante disponibilizar aos alunos ferramentas que proporcionem maior interação entre alunos e professores e com o próprio laboratório remoto, proporcionando uma metodologia de aprendizado mais colaborativo, estimulando o aluno. Desta forma, são disponibilizadas aos alunos três aplicações: uma para envio de seus próprios experimentos; outra para interação com outros alunos, através de um fórum; e outra para o envio de suas opiniões/críticas. Antes do processo de desenvolvimento e implementação do LabExp, foi realizada uma análise sucinta sobre educação online, tendo em vista ser esta a finalidade do laboratório. Esta análise proporcionou maior conhecimento sobre esta metodologia de educação, orientando no restante do desenvolvimento do LabExp. Compreende-se que as tecnologias utilizadas não são determinantes para o desenvolvimento de um laboratório remoto, voltado para a educação online, entretanto experimentos remotos de sistemas de controle possuem uma restrição temporal, ou seja, necessitam obedecer a limites de tempo restritos, funcionando em tempo real. Para conseguir este comportamento foi utilizada a Real-Time Application Interface (RTAI), com o componente RTAI-XML. Além das tecnologias utilizadas, neste trabalho também é apresentado o processo de modelagem do LabExp, de acordo com padrões, princípios e recursos da Unified Modeling Language (UML) aplicada a aplicações web. Este processo de modelagem foi de fundamental importância, pois facilitou e orientou o desenvolvimento do laboratório.

Acesso remoto seguro de experimentação em tempo real

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

A descoberta do elétron como tema gerador de um ensino de física mediado por experimentação remota

In this work, we have proposed and applied a methodology for teaching electromagnetism, based on an experimental activity and designed in an investigative teaching model, and containing a high degree of dialogism among teachers and students. We have used the discovery of the electron as a generator theme and a remote experiment to determine the charge-to-mass ratio of the electron as an educational resource. Our analyses indicate favorably towards the promotion of ways of appropriation of knowledge by the student, very different from those perceived in traditional expositive classes. Similarly, we find that the presence of a technological resource and an experimental activity create new posture of the teacher in the classroom, probably caused by the unpredictability of the results from the use of such resources. A challenge that we still need to solve is how to engage students in extra classroom tasks, since learning is not only effective in time for classes. We also present the weaknesses detected in our methodological proposal as well as implementations necessary in order to continue the validation process of this methodology.

An alternate learning approach for destructive testing in civil engineering - Benefits from remote laboratory experimentation

An alternative learning approach for destructive testing of structural specimens in civil engineering is explored by using a remote laboratory experimentation method. The remote laboratory approach focuses on overcoming the constraints in the hands-on experimentation without compromising the understanding of the students on the concepts and mechanics of reinforced concrete structures. The goal of this study is to evaluate whether or not the remote laboratory experimentation approach can become a standard in civil engineering teaching. The teaching activity using remote-laboratory experimentation is presented here and the outcomes of this activity are outlined. The experience and feedback gathered from this study are used to improve the remote-laboratory experimentation approach in future years to other aspects of civil engineering where destructive testing is essential.

A mobile robot platform for open learning based on serious games and remote laboratories

Within the pedagogical community, Serious Games have arisen as a viable alternative to traditional course-based learning materials. Until now, they have been based strictly on software solutions. Meanwhile, research into Remote Laboratories has shown that they are a viable, low-cost solution for experimentation in an engineering context, providing uninterrupted access, low-maintenance requirements, and a heightened sense of reality when compared to simulations. This paper will propose a solution where both approaches are combined to deliver a Remote Laboratory-based Serious Game for use in engineering and school education. The platform for this system is the WebLab-Deusto Framework, already well-tested within the remote laboratory context, and based on open standards. The laboratory allows users to control a mobile robot in a labyrinth environment and take part in an interactive game where they must locate and correctly answer several questions, the subject of which can be adapted to educators' needs. It also integrates the Google Blockly graphical programming language, allowing students to learn basic programming and logic principles without needing to understand complex syntax.

Assisted remote viewing of a teleoperation work cell

Intelligent viewing systems are required if efficient and productive teleoperation is to be applied to dynamic manufacturing environments. These systems must automatically provide remote views to an operator which assist in the completion of the task. This assistance increases the productivity of the teleoperation task if the robot controller is responsive to the unpredictable dynamic evolution of the workcell. Behavioral controllers can be utilized to give reactive 'intelligence.' The inherent complex structure of current systems, however, places considerable time overheads on any redesign of the emergent behavior. In industry, where the remote environment and task frequently change, this continual redesign process becomes inefficient. We introduce a novel behavioral controller, based on an 'ego-behavior' architecture, to command an active camera (a camera mounted on a robot) within a remote workcell. Using this ego-behavioral architecture the responses from individual behaviors are rapidly combined to produce an 'intelligent' responsive viewing system. The architecture is single-layered, each behavior being autonomous with no explicit knowledge of the number, description or activity of other behaviors present (if any). This lack of imposed structure decreases the development time as it allows each behavior to be designed and tested independently before insertion into the architecture. The fusion mechanism for the behaviors provides the ability for each behavior to compete and/or co-operate with other behaviors for full or partial control of the viewing active camera. Each behavior continually reassesses this degree of competition or co-operation by measuring its own success in controlling the active camera against pre-defined constraints. The ego-behavioral architecture is demonstrated through simulation and experimentation.

Remote laboratory experiment access via an RFID interface

In this paper, remote laboratory experiment access is considered through the use of radio frequency identification (RFID) technology. Contactless smart cards are used widely in many applications from travel cards through to building access control and inventory tracking. However, their use is considered here for access to electronic engineering experimentation in a remote laboratory setting by providing the ability to interface experiments through this contactless (wireless) connection means. A case study design is implemented to demonstrate such a means by incorporating experiment data onto a contactless smart card and accessing this via a card reader and web server arrangement. © 2012 IEEE.