A utilização de tecnologias digitais é característica expressiva da sociedade atual, facilitando a realização de atividades cotidianas e possibilitando o acesso à informação e à comunicação de forma interativa, colaborativa e instrutiva nos mais diversos contextos sociais (LÉVY, 1993;1999; KENSKI, 2003; 2007). Considerando seu potencial para o desenvolvimento do ensino-aprendizagem de línguas estrangeiras (LANCIEN, 2004; MANGENOT; LOUVEAU, 2006; ALBUQUERQUE-COSTA; MAYRINK, 2013; BRAGA, 2013; PIETRARÓIRA, 2013) e a urgência de colocar em prática inovações metodológicas para acompanhar as necessidades sociais e cognitivas dos nativos digitais (PRENSKY, 2010; CASTELLS, 2011), esta pesquisa foi realizada em um Centro de Estudo de Línguas do Estado de São Paulo (CEL) com o uso de tecnologias como instrumentos mediadores para a aprendizagem do francês língua estrangeira (VYGOTSKY, 1934), tendo como característica específica, a extensão da sala presencial a um ambiente virtual de aprendizagem. Desse modo, este estudo foi desenvolvido com o objetivo de analisar como as tecnologias digitais podem auxiliar na realização de tarefas comunicativas na língua estrangeira (PUREN, 2009; ROSEN, 2009) que levem o aluno a ser um aprendiz ativo (BACICH; MORAN, 2018; VALENTE, 2017) em seu processo de aprendizagem em contextos híbridos (BACICH; TANZI-NETO; TREVISANI, 2015), na era da Sociedade da Informação (COLL; MONEREO, 2010). A pesquisa é de natureza qualitativa-interpretativista e foi desenvolvida aos moldes da pesquisa-ação junto a adolescentes do curso de francês do CEL e as tarefas propostas foram desenvolvidas e compartilhadas através da realização do projeto coletivo RADIO/MAG 6èmeA: a criação de uma rádio/revista virtual, em sala de aula presencial e no ambiente virtual no Evernote. Os resultados obtidos demonstraram que as tecnologias digitais mediadas pelo professor e associadas à realização de tarefas autênticas de comunicação na língua estrangeira, em contexto presencial e virtual, ampliam os espaços de aprendizagem por possibilitarem a interatividade com a informação e interações com os pares, características que favorecem o desenvolvimento de uma postura ativa do aprendiz potencializando sua aprendizagem e sua transformação como sujeito na sociedade atual (FREIRE, 1996). / The use of digital technologies is a significant feature of todays society, making it easier for people to do everyday tasks and allowing access to information and communication in an interactive, collaborative and instructive way in various social contexts (LÉVY, 1993;1999; KENSKI, 2003; 2007). By taking into account their potential in the development of the teaching and learning of foreign languages (LANCIEN, 2004; MANGENOT; LOUVEAU, 2006; ALBUQUERQUE-COSTA; MAYRINK, 2013; BRAGA, 2013; PIETRARÓIRA, 2013) as well as the urgency to put into practice methodological innovations to cater to the social and cognitive needs of digital natives (PRENSKY, 2010; CASTELLS, 2011), our study was carried out in a Language Study Center (CEL) located in São Paulo with the technologies as mediating tools in the learning of French as a foreign language (VYGOTSKY, 1934) and having as its distinctive feature the virtual learning environment as an extension of in-person classes. The aim of this study is to analyze how digital technologies can help students perform communicative tasks in the foreign language (PUREN, 2009; ROSEN, 2009), which may turn them into active learners (BACICH; MORAN, 2018; VALENTE, 2017) in their learning process in hybrid contexts (BACICH; TANZI-NETO; TREVISANI, 2015) in the age of Information Society (COLL; MONEREO, 2010). We have conducted a qualitative-interpretive research, which was based on action research carried out with teenagers taking the French course at CEL. The suggested tasks were developed and shared in a group project entitled RADIO/MAG 6èmeA: the making of a virtual radio/ magazine, both in the classroom and in the virtual learning environment in Evernote. The results of our study have shown that digital technologies mediated by the teacher and associated with the completion of authentic communicative tasks in the foreign language, both in person and virtually, broaden the learning spaces since they allow interactivity with the information and interactions with peers. These features foster an active attitude of the learner by boosting their learning and promoting their transformation into subjects in todays society (FREIRE, 1996).

Trata-se de um estudo exploratório, do tipo intervenção pedagógica, cujo objetivo foi o de reformular o plano de ensino de uma das disciplinas que compõem um Curso de Especialização em Instrumentação Cirúrgica, incorporando mudanças nos processos de ensino-aprendizagem. O referencial teórico para a intervenção propriamente dita se pautou em autores que estimulam um processo de ensino-aprendizagem que instigue a participação dos estudantes, com o uso de metodologias ativas. Com o apoio da instituição, foram incorporadas estratégias pedagógicas diversificadas ao longo das 12 aulas da disciplina, para os 22 estudantes matriculados no primeiro semestre de 2018. Quanto ao método de avaliação da intervenção, ao final da disciplina os estudantes refletiram e escreveram sobre a própria evolução ao longo do percurso, de que forma as estratégias interferiram nesse processo e quais as estratégias mais marcantes. Recordaram os temas e detalhes apresentados no decorrer da mesma, fato que pode inferir que o uso de diferentes estratégias contribuiu para a fixação e construção de conhecimento. As aulas mais marcantes foram as que os aproximaram dos cenários de prática. Quando se auto-avaliaram nesse processo, se perceberam como corresponsáveis pelo ensino-aprendizagem, elemento fundamental nas metodologias ativas. Corpo docente e coordenação sentiram-se instigados com a intervenção pedagógica e pretendem investir mais no desenvolvimento de estratégias que qualifiquem cada vez mais o curso, para o desenvolvimento de um perfil profissional único, para o exigente mercado de trabalho atual. / It is an exploratory study, of the type pedagogical intervention, whose objective was to reformulate the teaching plan of one of the disciplines that make up a Specialization Course in Surgical Instrumentation, incorporating changes in the teaching-learning processes. The theoretical reference for the intervention itself was based on authors who stimulate a teaching-learning process that instigates student participation, using active methodologies. With the support of the institution, diverse pedagogical strategies were incorporated throughout the 12 classes of the discipline, for the 22 students enrolled in the first semester of 2018. As for the method of evaluation of the intervention, at the end of the course the students reflected and wrote about the own along the way, how the strategies interfered in this process and which strategies were the most striking. They recalled the themes and details presented during the course, which may infer that the use of different strategies contributed to the fixation and construction of knowledge. The most remarkable classes were those that brought them closer to the practice scenarios. When they self-evaluated in this process, they perceived themselves as co-responsible for teaching-learning, a fundamental element in active methodologies. Teaching staff and coordination have felt instigated by the pedagogical intervention and intend to invest more in the development of strategies that increasingly qualify the course, for the development of a unique professional profile, for the current demanding job market.

Orientador: Sílvia Regina Quijadas Aro Zuliani / Resumo: A presente pesquisa consiste na investigação e construção de um panorama das dificuldades de aprendizagem de Física apresentadas por um grupo de alunos ingressantes no Ensino Médio, assim como das potencialidades que novas metodologias de ensino, conhecidas como Metodologias Ativas, possuem quando atuam objetivando a superação destas dificuldades e a modificação da percepção do ambiente escolar pelos alunos. Para compreensão das dificuldades dos alunos e da percepção que eles possuem quanto ao ambiente escolar, foi adotada uma investigação ecológica e exploratória que compreende suas ações e seus comportamentos associados à organização social da escola. Com o entendimento de que o ambiente escolar influencia diretamente o comportamento social dos estudantes e, consequentemente, sua aprendizagem, buscou-se compreender como os próprios estudantes explicam as relações sociais existentes no ambiente escolar e suas consequências de cunho psicológico e sociológico. O principal resultado encontrado na pesquisa, por meio da análise fenomenológica de grupos focais realizados com os alunos foi a presença de Estigmas relacionados à escola, nomeados de Estigmas Escolares, os quais podem ser diretamente relacionados à evasão e ao abandono escolar. Na sequência, buscou-se inserir os alunos participantes da pesquisa em uma proposta de ensino, na qual a Metodologia Ativa de Ensino Híbrido foi utilizada como intervenção didática, articulando ações presenciais e não presenciais que objetivaram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aimed to investigate the reasons of difficulties in learning Physics presented by a group of high school first-year students and the potential of Active Learning methodologies to change the school social environment perception of the students and improving their skills to learn and act in a democratic curriculum perspective. An Ecological, exploratory and qualitative investigation was performed to comprehend learning difficulties and student's perceptions of the school environment. The Ecological approach understands students actions and behaviors related to the social organization of the school. Thereby, understanding that the school environment directly influences students' social behavior and, consequently, their learning, the research sought to recognize how the students themselves explain the social relations existing in the school environment and its psychological and sociological consequences. The main result found in the research, through the phenomenological analysis of focus groups performed with the students, was the presence of school-related stigmas, named School Stigmas, which can be directly related to evasion and school failure. Trying to change this primary results, face-to-face and online learning actions aiming to social integrate students into a learning community were articulated to introduce them into a Blended Learning proposal. Thus, the research concludes that, after six months of activities, the developed actions indicate the reduce manife... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

This mixed methods study investigated second through fifth grade teachers’ perceptions of Curriculum-Based Readers Theatre (CBRT) as a relevant approach for teaching English Language Learners (ELLs). Quantitative survey data were collected from 18 teachers who worked at the school with the largest population of ELLs in a large South Florida school district. The surveys investigated teachers’ current use of ESOL instructional strategies prior to participating in a CBRT professional development session as well as their ability to identify ESOL instructional strategies embedded within the approach after professional development and classroom implementation. Qualitative data were collected in the form of interviews and discussion board transcripts from eight participants, who were also members of a school-based Readers Theatre Professional Learning Community (PLC). Transcripts were used to investigate how participants implemented CBRT in their classrooms as well as how they described their identification and application of ESOL instructional strategies during implementation. The impact of PLC participation on CBRT implementation and identification of ESOL instructional strategies was also investigated. The findings indicated that participants recognized various ESOL instructional strategies embedded in the CBRT approach. In addition, data indicated that participants viewed CBRT as an effective means for delivering various ESOL instructional strategies. Both quantitative and qualitative data analysis led to similar conclusions and revealed that CBRT incorporates various ESOL instructional strategies that are recognized as effective for teaching ELLs. Teachers reported using CBRT at various points during instructional units and across all content areas. Implications and suggestions for future research are offered for the instruction of ELLs, the benefits of CBRT and other similar approaches, the design of school-based professional development, and the infusion of ESOL instructional strategies within teacher education and inservice professional learning experiences. / Includes bibliography. / Dissertation (Ph.D.)--Florida Atlantic University, 2013.

No ensino centrado no aluno, o foco da instrução é transferido do professor para o estudante. O objetivo desta pesquisa foi verificar os efeitos do ambiente proporcionado em uma disciplina de Bioquímica para expectativas, motivação, estratégias de aprendizagem, avaliação da eficiência do ensino, participação, frequência e desempenho. Nesse cenário, são utilizadas duas principais dinâmicas: período de estudo (PE) e grupo de discussão (GD). A coleta dos dados envolveu a aplicação de questionários, testes de desempenho e entrevistas semiestruturadas. A análise dos dados reuniu as abordagens quantitativa e qualitativa. Os resultados obtidos para expectativas e atendimento das expectativas mostraram predomínio do nível mais alto da escala de Likert para todas as afirmações sobre aspectos gerais e método de ensino. A comparação entre estes instrumentos indicou que a maioria dos alunos teve suas expectativas atendidas ou superadas na disciplina de Bioquímica. Além disso, verificou-se que as expectativas para carga de trabalho foram maiores do que a carga de trabalho percebida e as expectativas de desempenho também foram maiores do que o desempenho efetivo na disciplina. Os resultados sobre motivação indicaram que a disciplina contribuiu para os alunos apresentarem valores altos para motivação intrínseca, autoeficácia, estratégias de aprendizagem ativa e valor da aprendizagem científica. Adicionalmente, verificou-se que os alunos estavam mais ou igualmente motivados na disciplina de Bioquímica quando em comparação a outras disciplinas do primeiro ano. Os padrões obtidos evidenciam o papel do PE e GD para estimular a participação ativa e autônoma dos alunos e contribuir para que eles se mantivessem motivados e engajados no processo de ensino-aprendizagem. Em relação às estratégias de aprendizagem, os resultados indicaram que as estratégias colaborativas foram efetivas para aprender Bioquímica: foram frequentes e tiveram avaliação positiva as estratégias de explicação para o grupo e discussão. As respostas sobre a eficiência do ensino mostraram que 80% dos estudantes acharam que o ensino foi eficiente. Nos resultados sobre a participação e frequência verificou-se que a maioria indicou altos valores para essas variáveis, porém mais de 25% assinalaram participação menor ou igual a 5 (escala 1-10) e 32% apresentaram número elevado de faltas. Este é um dado relevante porque a falta em uma disciplina com método ativo exclui a oportunidade de colaborar com os pares. A principal justificativa para a baixa assiduidade foi a sobrecarga de trabalho gerada por outras disciplinas. Em relação ao desempenho, 37% dos estudantes foram reprovados, porcentagem maior do que em anos anteriores. Para entender os motivos que resultaram no desempenho insatisfatório, comparou-se os grupos de aprovados e reprovados em função das variáveis investigadas nesta pesquisa. Os resultados revelaram que os estudantes que tiveram alta participação e/ou alta frequência apresentaram maior desempenho do que aqueles que tiveram baixa participação e/ou baixa frequência. Entrevistas realizadas para compreender com mais detalhes o baixo desempenho destes alunos permitiram confirmar os padrões da análise quantitativa: a sobrecarga de créditos comprometeu a participação e frequência dos alunos em Bioquímica. A apreciação conjunta dos resultados confirmou o efeito positivo dessa abordagem inovadora para as variáveis investigadas, apesar de influência significativa de fatores externos. / On student-centered teaching, the focus is shifted from the teacher to the student. The purpose of this survey was to verify the effects of the environment provided on a Biochemistry course for expectations, motivation, learning strategies, evaluation of the teaching efficiency, participation, attendance and performance. In this scenario, two core dynamics are applied: study periods (SP) and discussion groups (DG). The data gathering involved the use of questionnaires, performance tests and semi-structured interviews. The data analysis gathered both qualitative and quantitative approaches. The results obtained for expectations and meeting of expectations showed prominence of the highest level of the Likert scale for all statements on general aspects and teaching method. The comparison between these instruments indicated that most students had their expectations met or exceeded in the Biochemistry course. Not only that, it was verified that the expectations for workload were greater than the perceived workload and the expectations of performance were also greater than the effective performance in the course. The results on motivation indicated that the course contributed to the students´ high levels of intrinsic motivation, self-efficiency, active learning strategies and the value of scientific learning. In addition, it was verified that the students were more or equally motivated on the Biochemistry course compared to other courses in the first year. The patterns obtained show the role of SP and DG in stimulating the active and autonomous participation of the students and contributing to their continued motivation and interest in the process of teaching and learning. Regarding the learning strategies, the results indicated that the collaborative strategies were effective in learning Biochemistry: the strategies of explanation for the group and discussion were frequent and well received. The responses on teaching efficiency showed that 80% of the students thought the teaching was efficient. The results for participation and attendance showed that the majority had high levels for those variables, however more than 25% indicated participation less than or equal to 5 (in a 1-10 scale) and 32% presented a high rate of absenteeism. This is a relevant data because absenteeism in a course with active methods excludes the opportunity to collaborate with peers. The main justification for the low participation is the work overload generated by other courses. Regarding performance, 37% of the students failed, a higher percentage than in previous years. In order to understand the reasons that resulted in the subpar performance, a comparison was made between the approved and unapproved group in regard to the variables investigated in this survey. The results revealed that the students with high participation and/or high attendance displayed higher performance than those with low participation and/or low attendance. Interviews held to understand in greater detail the poor performance of these students made possible to confirm the patterns of quantitative analysis: the classes overload compromised the participation and attendance of students in Biochemistry course. The joint assessment of the results confirmed the positive effect of this innovative approach to the investigated variables, despite the significant influence of external factors.

A presente pesquisa tem como base a formação continuada de professores do Ensino Médio, que ministram as disciplinas pertencentes à área de Ciências da Natureza, tendo como objetivo aplicar uma metodologia didática que busca o desenvolvimento de habilidades dos alunos, denominada nessa pesquisa de \"Aula Operatória\", e analisar seu efeito na prática pedagógica de professores de Ciências da Natureza. Dessa forma, a partir do ajuste das metodologias utilizadas pelos professores, as aulas possam ser mais motivadoras, interessantes e envolventes, promovendo a melhoria do ensino. As bases teóricas utilizadas para essa pesquisa foram de Cleide do Amaral Terzi e Paulo Afonso Caruso Ronca - que fundamentam as bases do entendimento a respeito de Aula Operatória -, e Philippe Perrenoud, esclarecendo a respeito das competências dos professores, necessárias nos dias de hoje, e fundamentando a parametrização utilizada pelo pesquisador, no processo avaliativo que teve enfoque qualitativo. Buscando as raízes conceituais e práticas da Aula Operatória no decorrer da história, a pesquisa traz os fundamentos do trabalho didático com foco no desenvolvimento de habilidades dos discentes, apresentando John Dewey e as bases da operacionalização do conhecimento, dentro da sua visão instrumentalista; Jean William Fritz Piaget e a teoria desenvolvimentista; Lev Semenovitch Vygotsky e a concepção da aprendizagem mediada; Louis Raths e a importância do \"pensar\". Considerando o problema do baixo índice de aprendizagem e de interesse dos alunos, nas disciplinas pertencentes à área de Ciências da Natureza no cenário da educação no Brasil e no mundo, esta pesquisa propõe a Aula Operatória como prática na formação continuada de professores para a mudança no ensino, visando ao desenvolvimento das habilidades dos alunos. Os professores das disciplinas foram escolhidos de forma voluntária, e a formação para a Aula Operatória se deu nas seguintes etapas: análise diagnóstica realizada a partir de observações qualificadas individuais para planejamento das ações; encontros formativos para oportunizar aos professores a reflexão sobre a própria prática, e para repertoriálos teoricamente com as bases para o desenvolvimento de Aulas Operatórias; execução de Aula Compartilhada como estratégia formativa prática; avaliação final com entrevista e relatório da coordenadora pedagógica em cada caso. Os resultados, de modo geral, mostraram resistência inicial à aplicação da nova metodologia, eliminada com o apoio fornecido pelo pesquisador na elaboração e planejamento das atividades. Posteriormente, foi possível verificar mudança na abordagem dos temas em sala de aula, por parte dos professores, ao empregar os princípios da Aula Operatória, mas mantiveram o registro de planejamento sem mudanças significativas. Desta forma, conclui-se pela necessidade de acompanhamento contínuo para que não haja a retomada de hábitos antigos. / The present research is based on the continuing education of high school teachers, who teach the subjects belonging to the area of Natural Sciences, aiming to apply a teaching methodology which seeks the development of abilities of students, named in this research of \"Operative Classroom\" and analyze your effect on pedagogical practice of teachers of natural sciences. In this way, from the set of methodologies used by teachers, classes may become more motivating, engaging and interesting, promoting the improvement of education. The theoretical bases used for this research were Cleide do Amaral Terzi and Paulo Afonso Caruso Ronca - that underlie the basis of understanding regarding Operative Classroom -, and Philippe Perrenoud, clarifying the competences of teachers, needed these days, and basing the parameterization used by the researcher, in the evaluation process that had a qualitative approach. Seeking practical and conceptual roots of the Operative Classroom in the course of the story, the research brings the basics of didactic work with focus on developing skills of students, featuring John Dewey and the bases of the operationalization of the knowledge within its instrumentalist vision; Jean William Fritz Piaget and theory development; Lev Semenovitch Vygotsky and mediated learning design; Louis Raths and the importance of \"thinking. Considering the problem of the low content of learning and interest of students, in the subjects belonging to the area of natural sciences in education in Brazil and in the world, this research proposes the Operative Classroom practice on continuing education of teachers for change in education, aiming at the development of the skills of the students. Teachers of disciplines were chosen voluntarily, and training for the Operative Classroom took the following steps: diagnostic analysis undertaken from qualified individual observations for planning of actions; formative meetings to provide opportunities for teachers to reflect on their own practice, and for the repertoriár in theory with the bases for the development of Operative Classroom; executing Shared Lessons as formative strategy practice; final review with interview and report the pedagogical coordinator in each case. The results generally showed initial resistance to the application of the new methodology, eliminated with the support provided by the researcher in the development and planning activities. Later, it was possible to verify change in approach the topics in the classroom, on the part of teachers, to employ the principles of Operative Classroom, but they held the record of planning without significant changes. Thus, it is concluded by the need for ongoing monitoring to prevent the resumption of old habits.

Muito se fala na crescente velocidade de inovações tecnológicas que se apresenta ao mundo e que vai se acelerando. Antes, gerações se passavam para termos uma evolução tecnológica. Hoje, uma mesma geração presencia vários saltos tecnológicos. Neste contexto de inovações frequentes, surge a preocupação sobre como formar um profissional responsável, ético e que consiga acompanhar e ser protagonista de tais mudanças. O trabalho desenvolvido nesta tese busca colaborar na discussão sobre a formação do engenheiro, com foco na engenharia elétrica e de computação, revisitando as definições de conceitos como educação em engenharia, aprendizagem ativa, inovação, Design Thinking e competências transversais, e definindo, como contribuição de pesquisa, os conceitos de tecno-pedagogia e ambientes tecno-pedagógicos, como pressuposto de convergência de estruturas tecnológicas, estratégias pedagógicas e métodos de avaliação em aprendizagem ativa para a inovação. Apresenta um método para identificar e quantificar o grau de ênfase das competências transversais para a inovação a partir da demanda de mercado para engenheiros eletricistas e da computação; e um método de observação, coleta e análise de dados sobre o desenvolvimento de competências transversais na participação em duas experiências de aula: na disciplina global ME310 da Universidade de Stanford; e na disciplina 030-3410 da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Com isso, foi possível elaborar um método para auxiliar no planejamento de disciplinas e cursos com foco em inovação, identificando as competências transversais que devem ser incentivadas e relacionando tais competências com estratégias de ensino e aprendizagem e sugerindo a estrutura tecnológica e método de avaliação a serem adotados. / Much is said of the increasing speed of technological innovations within our global economy. Previously, generations passed before technological evolution would show its effects. Today, the same generation witnesses several technological leaps. In this context of frequent innovations, there is a concern about how to form responsible and ethical professionals who can be protagonist within such changes. This thesis aims to aid in the discussion about the formation of engineers, focusing on electrical and computer engineering, revisiting the definitions of concepts such as engineering education, active learning, innovation, design thinking and soft skills, and setting. As a research contribution, the concept of techno-pedagogy and techno-pedagogical environments are presented, as an assumption that converges upon technological structures, teaching strategies and assessment methods in active learning for innovation. A method is presented to identify and quantify the degree of emphasis of market demand of soft skills for innovation for electrical and computer engineers which includes;.a method of observation, analysis and data collection on the development of transversal competences by participating in two class experience: in the global ME310 course of Stanford University; and in the 030-3410 course of the Polytechnic School of the University of São Paulo. A method to assist in planning courses focusing on innovation is developed, identifying the transversal competences that should be encouraged and relating these skills with teaching strategies and suggesting the technological structure and assessment methods to be adopted.

Muito se fala na crescente velocidade de inovações tecnológicas que se apresenta ao mundo e que vai se acelerando. Antes, gerações se passavam para termos uma evolução tecnológica. Hoje, uma mesma geração presencia vários saltos tecnológicos. Neste contexto de inovações frequentes, surge a preocupação sobre como formar um profissional responsável, ético e que consiga acompanhar e ser protagonista de tais mudanças. O trabalho desenvolvido nesta tese busca colaborar na discussão sobre a formação do engenheiro, com foco na engenharia elétrica e de computação, revisitando as definições de conceitos como educação em engenharia, aprendizagem ativa, inovação, Design Thinking e competências transversais, e definindo, como contribuição de pesquisa, os conceitos de tecno-pedagogia e ambientes tecno-pedagógicos, como pressuposto de convergência de estruturas tecnológicas, estratégias pedagógicas e métodos de avaliação em aprendizagem ativa para a inovação. Apresenta um método para identificar e quantificar o grau de ênfase das competências transversais para a inovação a partir da demanda de mercado para engenheiros eletricistas e da computação; e um método de observação, coleta e análise de dados sobre o desenvolvimento de competências transversais na participação em duas experiências de aula: na disciplina global ME310 da Universidade de Stanford; e na disciplina 030-3410 da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Com isso, foi possível elaborar um método para auxiliar no planejamento de disciplinas e cursos com foco em inovação, identificando as competências transversais que devem ser incentivadas e relacionando tais competências com estratégias de ensino e aprendizagem e sugerindo a estrutura tecnológica e método de avaliação a serem adotados. / Much is said of the increasing speed of technological innovations within our global economy. Previously, generations passed before technological evolution would show its effects. Today, the same generation witnesses several technological leaps. In this context of frequent innovations, there is a concern about how to form responsible and ethical professionals who can be protagonist within such changes. This thesis aims to aid in the discussion about the formation of engineers, focusing on electrical and computer engineering, revisiting the definitions of concepts such as engineering education, active learning, innovation, design thinking and soft skills, and setting. As a research contribution, the concept of techno-pedagogy and techno-pedagogical environments are presented, as an assumption that converges upon technological structures, teaching strategies and assessment methods in active learning for innovation. A method is presented to identify and quantify the degree of emphasis of market demand of soft skills for innovation for electrical and computer engineers which includes;.a method of observation, analysis and data collection on the development of transversal competences by participating in two class experience: in the global ME310 course of Stanford University; and in the 030-3410 course of the Polytechnic School of the University of São Paulo. A method to assist in planning courses focusing on innovation is developed, identifying the transversal competences that should be encouraged and relating these skills with teaching strategies and suggesting the technological structure and assessment methods to be adopted.

Modelos para aprendizado não supervisionado podem fornecer restrições complementares úteis para melhorar a capacidade de generalização de classificadores. Baseando-se nessa premissa, um algoritmo existente, denominado de C3E (Consensus between Classification and Clustering Ensembles), recebe como entradas estimativas de distribuições de probabilidades de classes para objetos de um conjunto alvo, bem como uma matriz de similaridades entre esses objetos. Tal matriz é tipicamente construída por agregadores de agrupadores de dados, enquanto que as distribuições de probabilidades de classes são obtidas por um agregador de classificadores induzidos por um conjunto de treinamento. Como resultado, o C3E fornece estimativas refinadas das distribuições de probabilidades de classes como uma forma de consenso entre classificadores e agrupadores. A ideia subjacente é de que objetos similares são mais propensos a compartilharem o mesmo rótulo de classe. Nesta tese, uma versão mais simples do algoritmo C3E, baseada em uma função de perda quadrática (C3E-SL), foi investigada em uma abordagem que permitiu a estimação automática (a partir dos dados) de seus parâmetros críticos. Tal abordagem faz uso de um nova estratégia evolutiva concebida especialmente para tornar o C3E-SL mais prático e flexível, abrindo caminho para que variantes do algoritmo pudessem ser desenvolvidas. Em particular, para lidar com a escassez de dados rotulados, um novo algoritmo que realiza aprendizado semissupervisionado foi proposto. Seu mecanismo explora estruturas intrínsecas dos dados a partir do C3E-SL em um procedimento de autotreinamento (self-training). Esta noção também inspirou a concepção de um outro algoritmo baseado em aprendizado ativo (active learning), o qual é capaz de se autoadaptar para aprender novas classes que possam surgir durante a predição de novos dados. Uma extensa análise experimental, focada em problemas do mundo real, mostrou que os algoritmos propostos são bastante úteis e promissores. A combinação de classificadores e agrupadores resultou em modelos de classificação com grande potencial prático e que são menos dependentes do usuário ou do especialista de domínio. Os resultados alcançados foram tipicamente melhores em comparação com os obtidos por classificadores tradicionalmente usados. / Unsupervised learning models can provide a variety of supplementary constraints to improve the generalization capability of classifiers. Based on this assumption, an existing algorithm, named C3E (from Consensus between Classification and Clustering Ensembles), receives as inputs class probability distribution estimates for objects in a target set as well as a similarity matrix. Such a similarity matrix is typically built from clusterers induced on the target set, whereas the class probability distributions are obtained by an ensemble of classifiers induced from a training set. As a result, C3E provides refined estimates of the class probability distributions, from the consensus between classifiers and clusterers. The underlying idea is that similar new objects in the target set are more likely to share the same class label. In this thesis, a simpler version of the C3E algorithm, based on a Squared Loss function (C3E-SL), was investigated from an approach that enables the automatic estimation (from data) of its critical parameters. This approach uses a new evolutionary strategy designed to make C3E-SL more practical and flexible, making room for the development of variants of the algorithm. To address the scarcity of labeled data, a new algorithm that performs semi-supervised learning was proposed. Its mechanism exploits the intrinsic structure of the data by using the C3E-SL algorithm in a self-training procedure. Such a notion inspired the development of another algorithm based on active learning, which is able to self-adapt to learn new classes that may emerge when classifying new data. An extensive experimental analysis, focused on real-world problems, showed that the proposed algorithms are quite useful and promising. The combination of supervised and unsupervised learning yielded classifiers of great practical value and that are less dependent on user-defined parameters. The achieved results were typically better than those obtained by traditional classifiers.

Introduits au début des années 1990, les systèmes immunitaires artificiels visent à adapter les propriétés du système immunitaire biologique, telles que sa scalabilité et son adaptivité, à des problèmes informatiques : sécurité, mais également optimisation et classification. Cette thèse explore une nouvelle direction en se concentrant non sur les processus biologiques et les cellules elles-mêmes, mais sur les interactions entre les sous-systèmes. Ces modes d’interaction engendrent les propriétés reconnues du système immunitaire : détection d’anomalies, reconnaissance des pathogènes connus, réaction rapide après une exposition secondaire et tolérance à des organismes symbiotiques étrangers. Un ensemble de systèmes en interaction formant un écosystème, cette nouvelle approche porte le nom d’Écosystème Immunitaire Artificiel. Ce modèle est mis à l’épreuve dans un contexte particulièrement sensible à la scalabilité et à la performance : la supervision de réseaux, qui nécessite l’analyse de séries temporelles en temps réel avec un expert dans la boucle, c’est-à-dire en utilisant un apprentissage actif plutôt que supervisé. / Since the early 1990s, immune-inspired algorithms have tried to adapt the properties of the biological immune system to various computer science problems, not only in computer security but also in optimization and classification. This work explores a different direction for artificial immune systems, focussing on the interaction between subsystems rather than the biological processes involved in each one. These patterns of interaction in turn create the properties expected from immune systems, namely their ability to detect anomalies, memorize their signature to react quickly upon secondary exposure, and remain tolerant to symbiotic foreign organisms such as the intestinal fauna. We refer to a set of interacting systems as an ecosystem, thus this new approach has called the Artificial Immune Ecosystem. We demonstrate this model in the context of a real-world problem where scalability and performance are essential: network monitoring. This entails time series analysis in real time with an expert in the loop, i.e. active learning instead of supervised learning.