Thesis (Master').

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O estudo objetivou analisar como e se um Ambiente Visual de Programação pode contribuir apoiando os processos criativos de adolescentes, sendo uma ferramenta auxiliar para a aprendizagem pela solução de problemas, incitando novas formas de utilização das TIC na educação. O presente estudo justifica-se pela necessidade de aprofundar as questões relacionadas ao uso das TIC pelos docentes da Educação Básica e não apenas o uso de projetores e vídeos para substituir o quadro de giz, ou ferramentas de pesquisa em sites de busca apenas para transmitir informações de maneira a privilegiar as metodologias tradicionais de ensino. Como metodologia de pesquisa optou-se pela abordagem qualitativa de natureza interpretativa do tipo estudo de caso múltiplo. A apreensão dos dados foi em campo experimental por meio de questionário socioeducacional e diários de bordo, seguida da análise de conteúdos e descrição dos resultados obtidos. Os participantes do estudo foram adolescentes de 13 escolas públicas e privadas de Ensino Fundamental e do Ensino Médio no Município de Araucária-Pr. O estudo evidenciou o desenvolvimento das funções psicológicas superiores, pensamento computacional nos estudantes como atenção, memória e percepção. Estas habilidades foram observadas durante a elaboração dos projetos, por meio das habilidades de compreensão, planejamento, retrospecto e desenvolvimento de estratégias individuais e coletivas para a solução dos problemas encontrados. Este estudo se diferencia de outros já realizados com o Scratch, pois, enfatiza a busca da liberdade e criatividade dos sujeitos discentes na elaboração de projetos próprios, como estratégia para a autonomia. / The study aimed to analyze how and if a Visual Programming Environment can contribute by supporting the creative processes of adolescents, an auxiliary tool for learning by problem solving, encouraging new ways of using ICT in education. This study is justified by the need to deepen the issues related to the use of ICT in Basic Education teachers and not only the use of projectors and videos to replace the chalkboard, or research tools in search engines only to convey information in order to favor traditional teaching methodologies. As a research methodology was chosen qualitative approach to interpretation, the study of case type. The seizure of the data was in experimental field through socio-educational and daily quiz board, followed by analysis of content and description of the results obtained. Study participants were adolescents from 13 public and private elementary schools and high school in the city of Araucaria-Pr. The study showed the development of higher psychological functions, computational thinking in students such as attention, memory and perception. These skills were observed during the preparation of projects, through the comprehension skills, planning, retrospect and development of individual and collective strategies to solve the problems encountered. This study differs from others already undertaken with Scratch therefore emphasizes the pursuit of freedom and creativity of the subjects students in developing their own projects, as a strategy for autonomy.

Introductory programming failure rate among students is high worldwide, including in South Africa. The failure rate remains a subject for investigation due to a high number of students who find learning to program difficult. This study evaluates factors that contribute to high failure rates in an introductory programming module at University of South Africa. The study evaluates curriculum, programming syllabus, and personal factors to evaluate reasons for high failure rates. Quantitative and qualitative research approaches are used to identify learning hindrances. The research results show that personal factors are the leading contributing factors, followed by the curriculum and then the programming syllabus. Personal factors relate to time, personal reasons, and commitments; curriculum involves tutorials; and programming syllabus factors are linked to programming concepts and application. The findings have implications for how teaching and learning in introductory programming can be improved. The study provides recommendations for improvement and future studies. Keywords: Learn to program; introductory programming; higher learning; personal / School of Computing / M. Tech (Information Technology)

O ultrassom (US) é uma técnica bem consolidada que vem sendo amplamente utilizada para teste, caracterização e visualização de estruturas internas de materiais biológicos e não biológicos. Na Universidade Tecnológica Federal do Paraná, o grupo de pesquisa do US desenvolveu o sistema ULTRA-ORS que, apesar de adequado para pesquisa relacionada à excitação e recepção multicanal, possui tempo de computação muito elevado, devido a processamento em computador pessoal. Este trabalho apresenta a modelagem, implementação e validação de um sistema de processamento digital de sinais baseado em dispositivo FPGA (Field-Programmable Gate Array) de alto desempenho para reconstrução de imagens por US através da técnica beamforming. O software Simulink e a ferramenta DSP Builder foram empregados para simulação e transformação dos seguintes modelos em linguagem de descrição de hardware: filtro digital FIR (Finite Impulse Response), filtro de interpolação CIC (Cascaded Integrator-Comb), atraso variável, apodização, somatório coerente, decimação, demodulação com detecção de envoltória e compressão logarítmica. Após validação no Simulink, o projeto foi sintetizado para uma FPGA Stratix IV e implementado na placa Terasic DE4-230. A ferramenta SignalTap II do software Quartus II foi utilizada para aquisição dos sinais processados pela FPGA. Para avaliação gráfica e quantitativa da acurácia deste método, foram empregados dados brutos reais de US, adquiridos do ULTRA-ORS com frequência de amostragem de 40 MHz e resolução de 12 bits, e a função de custo da raiz quadrada do erro quadrático médio normalizado (NRMSE) em comparação com as mesmas funções implementadas através de scripts no Matlab. Como resultado principal do modelamento, além das respostas individuais de cada bloco implementado, são apresentadas as comparações entre as imagens reconstruídas pelo ULTRA-ORS e pelo processamento em FPGA para quatro janelas de apodização. A excelente concordância entre os resultados simulados e experimentais com valores de NRMSE inferiores à 6,2% e latência total de processamento de 0,83 µs corroboram a simplicidade, modularidade e efetividade do modelamento proposto para utilização em pesquisas sobre o processamento de sinais de US para reconstrução de imagens em tempo real. / Ultrasound (US) is a well-established technique that has been widely used for testing, characterizing and visualizing internal structures of biological and non-biological material. The US research group of the Federal University of Technology - Paraná developed the ULTRA-ORS system, which, although suitable for research related to multichannel excitation and reception, uses a large computing time, due to the personal computer processing. This research presents the modeling, implementation and validation of a digital processing system of signals based on a FPGA (Field-Programmable Gate Array) device of high performance for the reconstruction of images through US, using the beamforming technique. The software Simulink and the tool DSP Builder were used for simulation and transformation of the following models in hardware description language: digital filter FIR (Finite Impulse Response), CIC (Cascaded Integrator-Comb) Interpolation filter, variable delay, apodization, coherent summation, decimation, demodulation with envelope detection and logarithmic compression. After the Simulink validation, the design was synthesized for a Stratix IV FPGA and implemented on the Terasic DE4-230 board. The tool SignalTap II in the software Quartus II was used to acquire the processed signals from the FPGA. For the graphic and quantitative evaluation of the accuracy of this method, we used real raw US data, acquired from the ULTRA-ORS with sampling frequency of 40 MHz and 12-bit resolution, and the normalized root mean squared error (NRMSE) in comparison with the same functions implemented through scripts in Matlab. As a main result of the modeling, in addition to the individual responses of each implemented block, comparisons between the reconstructed images by ULTRA-ORS and FPGA processing for four apodization windows are presented. The excellent agreement between the simulated and experimental results with NRMSE values lower than 6.2% and total processing latency of 0.83 µs corroborates the simplicity, modularity and effectiveness of the proposed modeling for use in US signal processing research for real-time image reconstruction.

O ultrassom (US) é uma técnica bem consolidada que vem sendo amplamente utilizada para teste, caracterização e visualização de estruturas internas de materiais biológicos e não biológicos. Na Universidade Tecnológica Federal do Paraná, o grupo de pesquisa do US desenvolveu o sistema ULTRA-ORS que, apesar de adequado para pesquisa relacionada à excitação e recepção multicanal, possui tempo de computação muito elevado, devido a processamento em computador pessoal. Este trabalho apresenta a modelagem, implementação e validação de um sistema de processamento digital de sinais baseado em dispositivo FPGA (Field-Programmable Gate Array) de alto desempenho para reconstrução de imagens por US através da técnica beamforming. O software Simulink e a ferramenta DSP Builder foram empregados para simulação e transformação dos seguintes modelos em linguagem de descrição de hardware: filtro digital FIR (Finite Impulse Response), filtro de interpolação CIC (Cascaded Integrator-Comb), atraso variável, apodização, somatório coerente, decimação, demodulação com detecção de envoltória e compressão logarítmica. Após validação no Simulink, o projeto foi sintetizado para uma FPGA Stratix IV e implementado na placa Terasic DE4-230. A ferramenta SignalTap II do software Quartus II foi utilizada para aquisição dos sinais processados pela FPGA. Para avaliação gráfica e quantitativa da acurácia deste método, foram empregados dados brutos reais de US, adquiridos do ULTRA-ORS com frequência de amostragem de 40 MHz e resolução de 12 bits, e a função de custo da raiz quadrada do erro quadrático médio normalizado (NRMSE) em comparação com as mesmas funções implementadas através de scripts no Matlab. Como resultado principal do modelamento, além das respostas individuais de cada bloco implementado, são apresentadas as comparações entre as imagens reconstruídas pelo ULTRA-ORS e pelo processamento em FPGA para quatro janelas de apodização. A excelente concordância entre os resultados simulados e experimentais com valores de NRMSE inferiores à 6,2% e latência total de processamento de 0,83 µs corroboram a simplicidade, modularidade e efetividade do modelamento proposto para utilização em pesquisas sobre o processamento de sinais de US para reconstrução de imagens em tempo real. / Ultrasound (US) is a well-established technique that has been widely used for testing, characterizing and visualizing internal structures of biological and non-biological material. The US research group of the Federal University of Technology - Paraná developed the ULTRA-ORS system, which, although suitable for research related to multichannel excitation and reception, uses a large computing time, due to the personal computer processing. This research presents the modeling, implementation and validation of a digital processing system of signals based on a FPGA (Field-Programmable Gate Array) device of high performance for the reconstruction of images through US, using the beamforming technique. The software Simulink and the tool DSP Builder were used for simulation and transformation of the following models in hardware description language: digital filter FIR (Finite Impulse Response), CIC (Cascaded Integrator-Comb) Interpolation filter, variable delay, apodization, coherent summation, decimation, demodulation with envelope detection and logarithmic compression. After the Simulink validation, the design was synthesized for a Stratix IV FPGA and implemented on the Terasic DE4-230 board. The tool SignalTap II in the software Quartus II was used to acquire the processed signals from the FPGA. For the graphic and quantitative evaluation of the accuracy of this method, we used real raw US data, acquired from the ULTRA-ORS with sampling frequency of 40 MHz and 12-bit resolution, and the normalized root mean squared error (NRMSE) in comparison with the same functions implemented through scripts in Matlab. As a main result of the modeling, in addition to the individual responses of each implemented block, comparisons between the reconstructed images by ULTRA-ORS and FPGA processing for four apodization windows are presented. The excellent agreement between the simulated and experimental results with NRMSE values lower than 6.2% and total processing latency of 0.83 µs corroborates the simplicity, modularity and effectiveness of the proposed modeling for use in US signal processing research for real-time image reconstruction.

Orientador: Eleri Cardozo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:04:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_WanderEuclidesCarneiroPimentel_M.pdf: 357644 bytes, checksum: 6f95a222f32c2fedcd60b534ac8c8f8d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho apresenta uma infra-estrutura para auxílio ao desenvolvimento de software baseado em componentes para dispositivos móveis com baixo poder de processamento e armazenamento. Esta infra-estrutura baseia-se em um modelo de componentes neutro em termos de tecnologia e especificado inteiramente em UML (Unified Modeling Language). A plataforma utiliza Web Services para comunicação síncrona entre os componentes. Um Serviço de Notificação baseado em documentos XML (Extensible Markup Language) foi desenvolvido para suporte a notificação assíncrona entre componentes. Um exemplo de aplicação na área de gerência de redes ilustra as funcionalidades da infra-estrutura / Abstract: This work presents an infrastructure for supporting component-based software development for mobile devices with limited resources regarding processing power and storage. This infrastructure is based on a neutral component model in terms of technology and specified entirely in UML (Unified Modeling Language). The platform employs Web Services for synchronous communication between components. A Notification Service based on XML (Extensible Markup Language) documents was developed in order to support asynchronous communication among the components. An example of application in the field of network management illustrates the functionalities of the infrastructure / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica