In recent years, changes to the aerospace engineering curriculum have moved the laboratory classes ahead in the four year program. In an effort to alleviate the introduction of prerequisite and scheduling problems resulting from the curriculum changes, a study into the approach of making laboratory classes more accessible was initiated. Two options are in the process of being implemented as a solution to current and future curriculum obstacles as a result of this study. First, the first semester laboratory class has been successfully converted to an introduction to laboratory procedures class with the option of taking the lecture portion via the Web. Secondly, present preparations are underway to offer the entire introductory laboratory class via the Web. An in-depth analysis into laboratory tasks selected for the introductory class on laboratory procedures is presented, along with methods implemented, current results and suggestions for the future complete conversion into a virtual class.

Este trabalho aborda o uso de experimentação remota como forma de aprimorar a educação em sistemas de controle e automação. Para isto, uma arquitetura é proposta, onde experimentos reais podem ser combinados com partes simuladas (virtuais) criando um experimento de realidade mista. Um ambiente de ensino à distância, acessível na Internet, engloba o experimento remoto para proporcionar maiores recursos pedagógicos, guias e materiais educacionais teóricos aos estudantes. As diversas tecnologias, presentes no estado da arte, utilizadas para a elaboração da arquitetura são descritas e comparadas para facilitar o entendimento das escolhas realizadas. Trabalhos correlatos são apresentados para descrever o estado da arte dos laboratórios de experiências remotas de diversos tipos. Com base neste estudo, deficiências e vantagens são apontadas para a criação da arquitetura proposta. Para validar a arquitetura são propostos diversos estudos de caso com implementações utilizadas nos cursos de automação e controle da instituição na qual este trabalho está relacionado, ou ainda em cursos de educação à distância para atingir um público mais amplo. Esta dissertação está relacionada como resultado importante do consórcio internacional RExNet, financiado pelo projeto europeu Alfa, do qual a UFRGS faz parte. / This work aims to the use of remotely web-based experiments to improve the learning process of automation and control systems theory courses. An architecture combining virtual learning environments, remote experiments, students guide and experiments analysis is proposed based on a wide state of art study. The validation of the architecture uses state of art technologies and new simple developed programs to implement the case studies presented. All implementations presented in this work uses an Internet accessible virtual learning environment providing educational resources, guides and learning material to create a distance learning course associated with the remote mixed reality experiment. The experiment is integrated in the learning environment and support the mixture of real equipments combined with simulated ones (virtual). This mixture of equipments (components) is automatic controlled by the user and is a new developed technology called interchangeable components. The state of art section of this work presents, compare and describes several technologies used to implement the proposed architecture. Related work of remote experimentation and virtual learning environments is also presented. The architecture was elaborated based on appointed advantages and drawbacks of the related studies. This work is part of the RExNet consortium, supported by the European Alfa project.

Este trabalho aborda o uso de experimentação remota como forma de aprimorar a educação em sistemas de controle e automação. Para isto, uma arquitetura é proposta, onde experimentos reais podem ser combinados com partes simuladas (virtuais) criando um experimento de realidade mista. Um ambiente de ensino à distância, acessível na Internet, engloba o experimento remoto para proporcionar maiores recursos pedagógicos, guias e materiais educacionais teóricos aos estudantes. As diversas tecnologias, presentes no estado da arte, utilizadas para a elaboração da arquitetura são descritas e comparadas para facilitar o entendimento das escolhas realizadas. Trabalhos correlatos são apresentados para descrever o estado da arte dos laboratórios de experiências remotas de diversos tipos. Com base neste estudo, deficiências e vantagens são apontadas para a criação da arquitetura proposta. Para validar a arquitetura são propostos diversos estudos de caso com implementações utilizadas nos cursos de automação e controle da instituição na qual este trabalho está relacionado, ou ainda em cursos de educação à distância para atingir um público mais amplo. Esta dissertação está relacionada como resultado importante do consórcio internacional RExNet, financiado pelo projeto europeu Alfa, do qual a UFRGS faz parte. / This work aims to the use of remotely web-based experiments to improve the learning process of automation and control systems theory courses. An architecture combining virtual learning environments, remote experiments, students guide and experiments analysis is proposed based on a wide state of art study. The validation of the architecture uses state of art technologies and new simple developed programs to implement the case studies presented. All implementations presented in this work uses an Internet accessible virtual learning environment providing educational resources, guides and learning material to create a distance learning course associated with the remote mixed reality experiment. The experiment is integrated in the learning environment and support the mixture of real equipments combined with simulated ones (virtual). This mixture of equipments (components) is automatic controlled by the user and is a new developed technology called interchangeable components. The state of art section of this work presents, compare and describes several technologies used to implement the proposed architecture. Related work of remote experimentation and virtual learning environments is also presented. The architecture was elaborated based on appointed advantages and drawbacks of the related studies. This work is part of the RExNet consortium, supported by the European Alfa project.

Este trabalho aborda o uso de experimentação remota como forma de aprimorar a educação em sistemas de controle e automação. Para isto, uma arquitetura é proposta, onde experimentos reais podem ser combinados com partes simuladas (virtuais) criando um experimento de realidade mista. Um ambiente de ensino à distância, acessível na Internet, engloba o experimento remoto para proporcionar maiores recursos pedagógicos, guias e materiais educacionais teóricos aos estudantes. As diversas tecnologias, presentes no estado da arte, utilizadas para a elaboração da arquitetura são descritas e comparadas para facilitar o entendimento das escolhas realizadas. Trabalhos correlatos são apresentados para descrever o estado da arte dos laboratórios de experiências remotas de diversos tipos. Com base neste estudo, deficiências e vantagens são apontadas para a criação da arquitetura proposta. Para validar a arquitetura são propostos diversos estudos de caso com implementações utilizadas nos cursos de automação e controle da instituição na qual este trabalho está relacionado, ou ainda em cursos de educação à distância para atingir um público mais amplo. Esta dissertação está relacionada como resultado importante do consórcio internacional RExNet, financiado pelo projeto europeu Alfa, do qual a UFRGS faz parte. / This work aims to the use of remotely web-based experiments to improve the learning process of automation and control systems theory courses. An architecture combining virtual learning environments, remote experiments, students guide and experiments analysis is proposed based on a wide state of art study. The validation of the architecture uses state of art technologies and new simple developed programs to implement the case studies presented. All implementations presented in this work uses an Internet accessible virtual learning environment providing educational resources, guides and learning material to create a distance learning course associated with the remote mixed reality experiment. The experiment is integrated in the learning environment and support the mixture of real equipments combined with simulated ones (virtual). This mixture of equipments (components) is automatic controlled by the user and is a new developed technology called interchangeable components. The state of art section of this work presents, compare and describes several technologies used to implement the proposed architecture. Related work of remote experimentation and virtual learning environments is also presented. The architecture was elaborated based on appointed advantages and drawbacks of the related studies. This work is part of the RExNet consortium, supported by the European Alfa project.

A cada dia convive-se com novas tecnologias da informação. As novas gerações estão sendo chamadas de “nativos digitais”, ou seja, nascem envolvidas no mundo informatizado. As distâncias estão tornando-se cada vez mais curtas e o mundo cada vez mais globalizado. O uso das novas tecnologias da informação e comunicação (NTIC´s) é um desafio para a humanidade quando o foco é a educação. Este trabalho representa a tentativa de submeter as NTIC´s no ensino superior como forma de flexibilizar a aprendizagem para cursos das áreas científicotecnológicas. Cada vez mais percebe-se a evasão nos cursos de engenharia, principalmente devido às disciplinas de exatas. Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma plataforma tecnológica para dar suporte ao ensino presencial através de um ambiente de aprendizado virtual 3D. Este ambiente, baseado em software gratuito, simula a realidade de uma sala de aula e pode ser uma nova fronteira para o aluno do século XXI. O conceito de imersão é aplicado. Além disto, integrado a este ambiente virtual 3D, tem-se acoplado um experimento remoto que permite ao acadêmico realizar as atividades práticas do módulo de elasticidade envolvendo conceitos fundamentais da conformação mecânica. Com a realização da tese um laboratório de experimentação remota foi montado, diversos recursos tecnológicos utilizados como: servidor Linux, redes de computadores integradas, internet, microservidores (MSW), interfaces eletrônicas, motor de passo, software como OpenSimulador, SLOODLE e MOODLE. Para consolidar o trabalho, uma proposta de avaliação foi aplicada correlacionando as habilidades cognitivas dos acadêmicos (questionário VARK), questionário de avaliação da satisfação do estudante (QASE) e o histórico escolar de cada acadêmico quando eles foram envolvidos nas aulas virtuais e experimentação remota. / Everyday we are living with new information of technology. The new generation are being called “digital natives”, this means that they were born embedded a high tech world. The distances each day shorter and world each day more “globalized”. The use of New Information and Communication Technology (ICT´s) is a challenge to the humanity when the goal is education. This paper represents a try to submit the ICT´s in the university studies as a way to flexible the learning to scientific and technologic areas. Once more we are living with the evasion in engineering courses, mainly because the math subjects. This thesis shows the developing of a technologic framework to support the classroom learning through 3D virtual learning environment. This environment based in a free software, simulates the reality of a classroom and can be the new frontier XXI century student. The concept of immersion is applied. Beyond this, integrated in this 3D virtual environment, we have coupled a remote experiment that allows the student perform the practical activities of elasticity module involving fundamental concepts of mechanical conformation. To the accomplishment of this thesis a remote experimentation lab was build and many technologies resources was used, such as: linux server, integrated compute network, microservers (MSW), electronic interfaces, step motors, software like opensimulator, sloodle and moodle. To consolidate the work, proposal evaluation was applied correlating the cognitive abilities of the students (VARK questionnaire), questionnaire for assessing student satisfaction and the student score when they were involved in virtual class and remote experimentation.

A cada dia convive-se com novas tecnologias da informação. As novas gerações estão sendo chamadas de “nativos digitais”, ou seja, nascem envolvidas no mundo informatizado. As distâncias estão tornando-se cada vez mais curtas e o mundo cada vez mais globalizado. O uso das novas tecnologias da informação e comunicação (NTIC´s) é um desafio para a humanidade quando o foco é a educação. Este trabalho representa a tentativa de submeter as NTIC´s no ensino superior como forma de flexibilizar a aprendizagem para cursos das áreas científicotecnológicas. Cada vez mais percebe-se a evasão nos cursos de engenharia, principalmente devido às disciplinas de exatas. Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma plataforma tecnológica para dar suporte ao ensino presencial através de um ambiente de aprendizado virtual 3D. Este ambiente, baseado em software gratuito, simula a realidade de uma sala de aula e pode ser uma nova fronteira para o aluno do século XXI. O conceito de imersão é aplicado. Além disto, integrado a este ambiente virtual 3D, tem-se acoplado um experimento remoto que permite ao acadêmico realizar as atividades práticas do módulo de elasticidade envolvendo conceitos fundamentais da conformação mecânica. Com a realização da tese um laboratório de experimentação remota foi montado, diversos recursos tecnológicos utilizados como: servidor Linux, redes de computadores integradas, internet, microservidores (MSW), interfaces eletrônicas, motor de passo, software como OpenSimulador, SLOODLE e MOODLE. Para consolidar o trabalho, uma proposta de avaliação foi aplicada correlacionando as habilidades cognitivas dos acadêmicos (questionário VARK), questionário de avaliação da satisfação do estudante (QASE) e o histórico escolar de cada acadêmico quando eles foram envolvidos nas aulas virtuais e experimentação remota. / Everyday we are living with new information of technology. The new generation are being called “digital natives”, this means that they were born embedded a high tech world. The distances each day shorter and world each day more “globalized”. The use of New Information and Communication Technology (ICT´s) is a challenge to the humanity when the goal is education. This paper represents a try to submit the ICT´s in the university studies as a way to flexible the learning to scientific and technologic areas. Once more we are living with the evasion in engineering courses, mainly because the math subjects. This thesis shows the developing of a technologic framework to support the classroom learning through 3D virtual learning environment. This environment based in a free software, simulates the reality of a classroom and can be the new frontier XXI century student. The concept of immersion is applied. Beyond this, integrated in this 3D virtual environment, we have coupled a remote experiment that allows the student perform the practical activities of elasticity module involving fundamental concepts of mechanical conformation. To the accomplishment of this thesis a remote experimentation lab was build and many technologies resources was used, such as: linux server, integrated compute network, microservers (MSW), electronic interfaces, step motors, software like opensimulator, sloodle and moodle. To consolidate the work, proposal evaluation was applied correlating the cognitive abilities of the students (VARK questionnaire), questionnaire for assessing student satisfaction and the student score when they were involved in virtual class and remote experimentation.

A cada dia convive-se com novas tecnologias da informação. As novas gerações estão sendo chamadas de “nativos digitais”, ou seja, nascem envolvidas no mundo informatizado. As distâncias estão tornando-se cada vez mais curtas e o mundo cada vez mais globalizado. O uso das novas tecnologias da informação e comunicação (NTIC´s) é um desafio para a humanidade quando o foco é a educação. Este trabalho representa a tentativa de submeter as NTIC´s no ensino superior como forma de flexibilizar a aprendizagem para cursos das áreas científicotecnológicas. Cada vez mais percebe-se a evasão nos cursos de engenharia, principalmente devido às disciplinas de exatas. Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma plataforma tecnológica para dar suporte ao ensino presencial através de um ambiente de aprendizado virtual 3D. Este ambiente, baseado em software gratuito, simula a realidade de uma sala de aula e pode ser uma nova fronteira para o aluno do século XXI. O conceito de imersão é aplicado. Além disto, integrado a este ambiente virtual 3D, tem-se acoplado um experimento remoto que permite ao acadêmico realizar as atividades práticas do módulo de elasticidade envolvendo conceitos fundamentais da conformação mecânica. Com a realização da tese um laboratório de experimentação remota foi montado, diversos recursos tecnológicos utilizados como: servidor Linux, redes de computadores integradas, internet, microservidores (MSW), interfaces eletrônicas, motor de passo, software como OpenSimulador, SLOODLE e MOODLE. Para consolidar o trabalho, uma proposta de avaliação foi aplicada correlacionando as habilidades cognitivas dos acadêmicos (questionário VARK), questionário de avaliação da satisfação do estudante (QASE) e o histórico escolar de cada acadêmico quando eles foram envolvidos nas aulas virtuais e experimentação remota. / Everyday we are living with new information of technology. The new generation are being called “digital natives”, this means that they were born embedded a high tech world. The distances each day shorter and world each day more “globalized”. The use of New Information and Communication Technology (ICT´s) is a challenge to the humanity when the goal is education. This paper represents a try to submit the ICT´s in the university studies as a way to flexible the learning to scientific and technologic areas. Once more we are living with the evasion in engineering courses, mainly because the math subjects. This thesis shows the developing of a technologic framework to support the classroom learning through 3D virtual learning environment. This environment based in a free software, simulates the reality of a classroom and can be the new frontier XXI century student. The concept of immersion is applied. Beyond this, integrated in this 3D virtual environment, we have coupled a remote experiment that allows the student perform the practical activities of elasticity module involving fundamental concepts of mechanical conformation. To the accomplishment of this thesis a remote experimentation lab was build and many technologies resources was used, such as: linux server, integrated compute network, microservers (MSW), electronic interfaces, step motors, software like opensimulator, sloodle and moodle. To consolidate the work, proposal evaluation was applied correlating the cognitive abilities of the students (VARK questionnaire), questionnaire for assessing student satisfaction and the student score when they were involved in virtual class and remote experimentation.

Made available in DSpace on 2015-04-11T14:02:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marckson.pdf: 3476468 bytes, checksum: 74ae505f96e118da0f10a996c7f9fec2 (MD5) Previous issue date: 2013-06-10 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Laboratório de experimentação Hands-On é limitado temporalmente e geograficamente. O usuário tem que se deslocar até ao ambiente físico em seu horário de funcionamento para utilizá-lo, em seguida esperar que seja montado o experimento por um técnico e somente depois disso realizar os procedimentos experimentais. Na busca por amenizar essas limitações surgiram os Laboratórios de Experimento Remoto, também chamado de Laboratório de Acesso Remoto (ou LAR). Uma característica em Laboratórios de Acesso Remoto é a configuração de cenários experimentais encontra-se pronto para ser utilizado, tirando a oportunidade do usuário de escolher um domínio experimental a ser executado. Em geral, são limitados a executarem sempre os mesmos experimentos, se tornando um problema. Esta característica, primeiramente, foi identificado no trabalho de Mestrado de um integrante do Laboratório de Robótica Educativa do Amazonas (ou LaboREAM) com o projeto Laboratório de Acesso Remoto de Robótica (ou LARRE). Então, neste projeto de Mestrado realizou-se inicialmente o levantamento bibliográfico sobre o estado da arte dos Laboratórios de Acesso Remoto e foi identificada a mesma característica. O problema abordado nesse trabalho é como realizar a configuração e montagem autônoma de ambientes experimentais de ciências? A estratégia adotada a fim de solucionar o problema foi a combinação de um Sistema Multiagente (ou SMA) com o XML para assim definir os cenários experimentais a serem montados. Para montar o cenário experimental de forma autônoma, o Sistema Multiagente é usado em conjunto com um Sistema Robótico Móvel. E na modelagem do sistema foi usada a metodologia O-MaSE. Foi desenvolvida uma Rede de Petri (ou RdP) que representa as interações entre os agentes robóticos móveis montando o cenário e simulando a correta ordem de sincronismo ou paralelismo das tarefas. A partir dessa concepção, foi implementado o Sistema Multiagente usando framework JADE e firmware LeJOS. Os resultados obtidos com os testes qualitativos e quantitativos aplicados no sistema comprovam a validade e a viabilidade da solução. Em testes foram verificados a qualidade em montar os cenários, ou seja, a precisão em posicionar os objetos e também quantos cenários seguidos conseguem ser montados.