A biologia molecular e celular tem acumulado um elevado número de fatos experimentais, como seqüências genômicas e propriedades de proteínas. Entretanto, isso não é suficiente para a compreensão dos sistemas biológicos e nem para explicar as intrincadas interações dinâmicas entre a expressão gênica e o desenvolvimento anatômico. É preciso fazer uso de métodos e ferramentas que permitam caracterizar e analisar a complexidade das interações entre o genótipo e o fenótipo, de forma a confrontar as alterações na anatomia com os padrões espaço-temporais da expressão gênica. Neste contexto, o presente trabalho propõe métodos computacionais que, a partir de imagens contendo informações anatômicas e/ou de expressão gênica, em duas e três dimensões, identificam diferentes propriedades geométricas de amostras biológicas, com a finalidade de caracterizar e analisar a relação entre anatomia e expressão gênica. O desenvolvimento desses métodos inclui o uso intensivo de técnicas de processamento de imagens e visualização computacional. Em particular, quatro propriedades geométricas são descritas: o gradiente, a simetria, a distância e a organização espacial. Para ilustrar o potencial dos métodos propostos, são usadas diversas espécies e são analisadas diferentes questões biológicas, aqui listadas: caracterização morfológica e da expressão gênica durante a cardiogênese em embriões de Zebrafish (Danio rerio); caracterização morfológica do desenvolvimento do parasita Echinococcus granulosus; e análise dos danos morfológicos em retinas de traíras (Hoplias malabaricus) causados por intoxicação mercurial. Os resultados obtidos nessas análises permitiram descrever e inferir importantes propriedades do desenvolvimento, da morfologia e dos padrões de expressão gênica desses sistemas biológicos. Com isso, é mostrado que o uso de métodos computacionais capazes de identificar e analisar, a partir de imagens, padrões espaciais de expressão gênica e sua relação com o desenvolvimento morfológico, está se tornando cada vez mais importante para o estudo do desenvolvimento, por fornecerem informações valiosas a respeito da função biológica e das interações entre os genes. / The areas of cell and molecular biology have accumulated a large number of experimental facts, such as genomic sequences and protein structure. However, this is not sufficient to the understanding of biological systems, even to explain the intricate dynamical interactions between gene expression and anatomical development. In order to characterize and analyze the complexity of the interactions between the genotypes and phenotypes, it is necessary to make use of methods and tools that allow the confrontation between spatio-temporal gene expression and changes in developing anatomy. In this context, the present work proposes a set of computational methods that, based on images containing anatomical and/or gene expression information in two and three dimensions, allow the identification of different geometrical properties in biological samples, so as to characterize and analyze the relationship between anatomy and gene expression. The development of these methods includes intensive use of techniques from image processing and computer visualization. In particular, four geometrical properties are described here: gradient, symmetry, distance and spatial organization. The potential of the proposed methods is illustrated in the analysis of various problems, involving different biological issues and species, including: gene expression and morphological characterization of the heart development in Zebrafish (Danio rerio); morphological characterization of the development of the parasite Echinococcus granulosus; and the analysis of the morphological damage in the retina of the fish Hoplias malabaricus caused by mercurial intoxication. The results obtained in these analyses allowed to infer and describe important proprieties with respect to development, morphology and gene expression patterns of these biological systems. Overall, it is shown that the use of computational methods to identify and analyze, from 2D and 3D images, the spatial patterns of gene expression and its relationship with the morphological development, is becoming an increasingly important tool for the study of the development, providing valuable information about the biological function and interactions among genes.

Os músculos extraoculares (EOM), responsáveis pelas rotações oculares, apresentam-se aumentados em suas dimensões na orbitopatia de Graves, o que pode levar o paciente à cegueira (neuropatia óptica). Na prática clínica normalmente mede-se manualmente, em cada imagem coronal de tomografia computadorizada por raios-X (CT), o diâmetro desses músculos para avaliar se estes estão aumentados. A subjetividade e o tempo consumido na aquisição destas medidas são as principais deficiências desses métodos manuais. Dessa forma, apresentamos um método de segmentação dos EOM (MSEG) que supera as falhas, acima citadas. O MSEG proposto é baseado no detector de bordas Laplaciano da Gaussiana (LoG) associado à morfologia matemática. Para determinação do tamanho da máscara LoG levou-se em consideração os efeitos devido ao truncamento e a amostragem. A acurácia das medidas em modelos tridimensionais (3D) é afetada pelo efeito de volume parcial (PVE). Em CT, por exemplo, falsas estruturas de tecidos moles aparecem nas interfaces do osso-para-gordura e do osso-para-ar. Além disso, a pele, que tem número CT (ou escala de Hounsfield) idêntico ao tecido mole, obscurece a renderização deste. A fim de produzir imagens 3D do osso e dos tecidos moles, mais confiáveis para medidas e com melhora de qualidade, foram desenvolvidos dois métodos de classificação dos voxels com PVE (MCLA) baseados num novo modelo de mistura. A remoção da pele é realizada por meio da morfologia matemática. Renderizações volumétricas foram criadas, antes e depois de aplicar os MCLA. Experimentos qualitativo e quantitativo foram conduzidos utilizando fantons matemáticos que simularam diferentes níveis de PVE por adição de ruído e borramento e em dados clínicos de CT. O resultado em 218 pares de medidas de áreas dos EOM realizadas em imagens coronais de CT (3 normais e 2 Graves) revelou uma boa correlação (R=0,92) entre o MSEG e o traçado manual. A medida de taxa de ocupação dos EOM na órbita (TO) feita em 33 pacientes (5 normais e 28 Graves) apresentou o maior valor no grupo Graves com neuropatia óptica, TO=34,3%. Este valor é quase cinco vezes maior que o grupo normal, TO=7,3%. Todos os resultados demonstraram uma melhora de qualidade das imagens 3D depois da aplicação dos MCLA. A análise quantitativa indica que mais de 98% dos voxels com PVE foram removidos por ambos MCLA, e o segundo MCLA têm um desempenho um pouco melhor que o primeiro. Além disso, a remoção da pele torna vívidos os finos detalhes nas estruturas musculares. Medidas em modelos 3D devem ser tomadas com cuidado na radiologia em vista dos artefatos demonstrados neste trabalho, artefatos vindos, principalmente, do PVE. Em nossos experimentos, os erros nas medidas de volume dos EOM foram acima de 25% do valor estimado como "verdadeiro". Imagens volumétricas com PVE resolvidos são apresentadas, e assim medidas mais acuradas são asseguradas. / The extraocular muscles (EOM), which are responsible for the eyes movements, are presented enlarged in their dimensions in Graves’ orbitopathy. These deformations can lead patients to blindness. In clinical routine, physicians normally evaluate, in computer tomography (CT) images, the diameter of the EOM by manual tracing to check if they are enlarged. However, the accuracy of the EOM measurements is impaired by the subjectivity of these manual methods. Further, the time consuming is also one of the main drawbacks on these methods. This way we present an EOM segmentation method (MSEG) that overcomes the difficulties pointed above. The MSEG method is based on the Laplacian-of-Gaussian operator (LOG) combined with the mathematical morphology theory. We have taken into account the effect of discretization and numerical truncation during the LOG implementation. In CT, partial volume effects (PVE) cause several artifacts in volume rendering. In order to create 3D rendition more reliable to carry out anatomical measures and also to pursue superior quality of display of both soft-tissue and bone, we introduce two methods for detecting and classifying voxels with PVE (MCLA) based on a new approach. A method is described to automatically peel skin so that PVE-resolved renditions of bone and soft-tissue reveal considerably more details. We have conducted experiments to evaluate quantitatively and qualitatively all methods proposed here. The MSEG method is well correlated with manual tracing in our experiments (R=0,92). Surface renditions are created from EOM CT dataset segmented using the MSEG method. We have also conducted a quantitative evaluation in patients with Graves’ orbitopathy wherein the EOM volume ratio in the orbit (TO) was T=34,3%, which is about five times higher than in normal patient (TO=7,3%). Volume renditions have been created before and after applying the methods for several patient CT datasets. A mathematical phantom experiment involving different levels of PVE has been conducted by adding different degrees of noise and blurring. A quantitative evaluation was performed using the mathematical phantom and clinical CT data wherein an operator carefully masked out voxels with PVE in the segmented images. All results have demonstrated the enhanced quality of display of bone and soft tissue after applying the proposed methods. The quantitative evaluations indicate that more than 98% of the voxels with PVE are removed by the two methods and the second method performs slightly better than the first. Further, skin peeling vividly reveals fine details in the soft tissue structures. 3D renditions should be used with care in radiology in view of artifacts demonstrated in this work coming from PVE. Finally, we have estimated volume errors in the EOM models higher than 25% if PVE is not properly handled.

Orientador: Sueli Liberatti Javaroni / Resumo: Esta pesquisa teve como objetivo investigar quais são as perspectivas que os professores têm quando participam de uma formação continuada com tecnologias e elaboram atividades de conteúdos matemáticos, inspiradas no material didático do estado de São Paulo e mediadas pelo software GeoGebra. Para isso, elaborou-se e desenvolveu-se uma ação formativa, que incentivou os professores, os quais ensinam Matemática e estão vinculados à Diretoria de Ensino de Guaratinguetá, a produzirem atividades matemáticas com o GeoGebra. Diante disso, optou-se por utilizar a metodologia de pesquisa qualitativa, porque o interesse se concentrou em aspectos subjetivos em consonância com o objetivo enunciado. Para o desenvolvimento da pesquisa, alguns procedimentos metodológicos foram utilizados. São eles: gravações em vídeos dos encontros do curso e em áudios de relatos do pesquisador, aplicação de questionários com os docentes e gravação dos diálogos ocorridos durante a ação formativa. Assim, a partir da triangulação dos dados produzidos por esses procedimentos, eixos de análise emergiram e foram organizados com base no objetivo da pesquisa, sendo eles: A perspectiva dos cursistas sobre as ações desenvolvidas na formação continuada de professores voltada para o uso das Tecnologias Digitais e A produção de conhecimento, a experimentação-com-GeoGebra e a visualização permitida pelas TD na produção das atividades desenvolvidas pelos cursistas. Para analisar esses eixos, apropriou-se de referenciais te... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research aimed to investigate what are the perspectives that teachers have when participating in a continuous formation with technologies and elaborate activities of mathematical content, inspired by the didactic material of the state of São Paulo and mediated by GeoGebra software. For this, a training action was developed and developed, which encouraged teachers, who teach mathematics and are linked to the Guaratinguetá Teaching Board, to produce mathematical activities with GeoGebra. Therefore, we chose to use the qualitative research methodology, because the interest was focused on subjective aspects in line with the stated objective. For the development of the research, some methodological procedures were used. They are: video recordings of the course meetings and researcher reports audios, application of questionnaires with teachers and recording of dialogues that took place during the training. Thus, from the triangulation of the data produced by these procedures, axes of analysis emerged and were organized based on the research objective, as follows: The perspective of the students on the actions developed in the continuing education of teachers focused on the use of Digital Technologies. and The production of knowledge, experimentation with GeoGebra and the visualization allowed by DT in the production of activities developed by the students. To analyze these axes, it was used theoretical references, which discuss the following themes: initial and continuing teac... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A Modelagem da Informação da Construção (Building Information Modeling - BIM) é um novo processo para produzir uma edificação e que pode englobar todo o seu ciclo de vida. Pressupõe a construção de um modelo tridimensional contemplando-se as informações dos objetos a serem construídos. Pela grande amplitude em que este processo pode atuar, ele pode causar muitos impactos em toda a cadeia produtiva e, consequentemente, muitas formas atuais de trabalho deverão ser revistas ou alteradas. Entre estas, a atividade de coordenação de projetos. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de avaliação de salas de coordenação de projetos em BIM e está contextualizado nos usuários do setor imobiliário que utilizam este processo em seus projetos. Ao se coordenar projetos em BIM, são requeridas mídias diferentes daquelas utilizadas quando a análise é baseada em papel. Surgem novas necessidades aos participantes da reunião de coordenação como visualizar, navegar ou verificar um modelo 3D, fazer croquis digitais, e outras atividades que devem tornar a reunião presencial produtiva, com o objetivo de resolver os problemas dos projetos. Neste trabalho são propostos critérios e métricas para avaliação da qualidade de leiautes de salas de coordenação a serem utilizadas no processo BIM (BIM Rooms). Para validação dos resultados, foram analisados e avaliados 14 leiautes diferentes para uma mesma sala em relação às métricas e critérios propostos. Com a finalidade de estabelecer qual a relação de importância entre todos os 10 critérios propostos para atendimento às necessidades dos participantes de reuniões BIM, foi aplicado o método AHP de decisão multicritério baseado na análise de comparações em pares. Os resultados permitiram determinar os melhores leiautes para uma sala equipada com 2 projetores de curta distância. Os critérios e métricas apresentados, bem como a metodologia para medi-los, são úteis para a avaliação de outras salas e leiautes para atender aos usuários de salas de reuniões de projetos baseados em BIM. / Building Information Modeling (BIM) is a new process to produce a building that may include its entire lifecycle. It requires the construction of a three-dimensional model contemplating the information of the objects to be built. Due to the great extent to which this process can serve, it can cause many impacts throughout the production chain and, therefore, many current forms of work should be reviewed or changed. Among these, is the design coordination task. This work aims to develop a methodology for evaluating BIM coordination rooms contextualized in real state users using this process in their projects. When coordinating projects using BIM, different media are required from those used when the analysis is paper-based. New meeting participants\' needs surface like visualizing, browsing or checking a 3D model, making digital sketches, and other activities that make face-to-face meetings productive, in order to solve project problems. In this work, criteria and metrics for evaluating the quality of layouts of BIM coordination rooms are proposed. To validate the results, fourteen different layouts for the same room were analyzed and evaluated regarding proposed metrics and criteria. In order to establish the relative importance among all the ten proposed criteria, the AHP method of multi-criteria decision based on pair comparisons analysis was applied. The results determined the best layouts for a room equipped with two interactive projectors. The criteria and metrics presented, as well as the methodology to measure them, are useful for the evaluation of other rooms and layouts to serve meeting room users based on BIM.

Ionospheric scintillation is a rapid variation in the amplitude and/or phase of radio signals traveling through the ionosphere. This spatial and time-varying phenomenon is of interest because its occurrence may affect the reception quality of satellite signals. Specialized receivers at strategic regions can track multiple variables related to the phenomenon, generating a database of historical observations on the regional behavior of ionospheric scintillation. The analysis of such data is very challenging, since it consists of time-varying measurements of many variables which are heterogeneous in nature and with possibly many missing values, recorded over extensive time periods. There is a need to introduce alternative intuitive strategies that contribute to experts acquiring further knowledge from the ionospheric scintillation data. Such challenges motivated a study on the applicability of visualization techniques to support tasks of identification of relevant attributes in the study of the behavior of phenomena described by multiple time-varying variables, of which the ionospheric scintillation is a good example. In particular, this thesis introduces a visual analytics framework, named TV-MV Analytics, that supports exploratory tasks on time-varying multivariate data and was developed following the requirements of experts on ionospheric scintillation from the Faculty of Science and Technology of UNESP at Presidente Prudente, Brazil. TV-MV Analytics provides an interactive visual exploration loop to analysts inspecting the behavior of multiple variables at different temporal scales, through temporal representations associated with clustering and multidimensional projection techniques. Analysts can also assess how different feature sub-spaces contribute to characterizing a certain behavior, where they may direct the analysis process and include their domain knowledge in the exploratory analysis. We also illustrate the application of TV-MV Analytics on multivariate time-varying data sets from three alternative application domains. Experimental results indicate the proposed solutions show good potential on assisting time-varying multivariate data mining tasks, since it reduces the effort required from experts to gain deeper insight into the historical behavior of the variables describing a phenomenon or domain. / A cintilação ionosférica é uma variação rápida na amplitude e/ou na fase dos sinais de rádio que viajam através da ionosfera. Este fenômeno espacial e variante no tempo é de grande interesse, pois pode afetar a qualidade de recepção dos sinais de satélite. Receptores especializados em regiões estratégicas podem rastrear múltiplas variáveis relacionadas ao fenômeno, gerando um banco de dados de observações históricas sobre o comportamento regional da cintilação. O estudo do comportamento da cintilação é desafiador, uma vez que requer a análise extensiva de dados multivariados e variantes no tempo, coletados por longos períodos. Medições são registradas continuamente, e são de natureza heterogênea, compreendendo múltiplas variáveis de diferentes categorias e possivelmente com muitos valores faltantes. Portanto, existe a necessidade de introduzir estratégias alternativas, eficientes e intuitivas, que contribuam para a adquisição de conhecimento, a partir dos dados, por especialistas que estudam a cintilação ionosférica. Tais desafios motivaram o estudo da aplicabilidade de técnicas de visualização para apoiar tarefas de identificação de atributos relevantes no estudo do comportamento de fenômenos ou domínios que envolvem múltiplas variáveis, como a cintilação. Em particular, esta tese introduz um arcabouço visual, o qual foi denominado TV-MV Analytics, que apoia tarefas de análise exploratória sobre dados multivariados e variáveis no tempo, inspirado em requisitos de especialistas no estudo da cintilação, vinculados à Faculdade de Ciências e Tecnologia da UNESP de Presidente Prudente, Brasil. O TV-MV Analytics fornece aos analistas um ciclo de interativo de exploração que apoia a inspeção do comportamento temporal de múltiplas variáveis, em diferentes escalas temporais, por meio de representações visuais temporais associadas a técnicas de agrupamento e de projeção multidimensional. Também permite avaliar como diferentes sub-espaços de atributos caracterizam um determinado comportamento, podendo direcionar o processo de análise e inserir seu conhecimento do domínio no processo de análise exploratória. As funcionalidades do TV-MV Analytics também são ilustradas em dados variantes no tempo oriundos de outros três domínios de aplicação. Os resultados experimentais indicaram que as soluções propostas têm bom potencial em tarefas de mineração de dados multivariados e variantes no tempo, uma vez que reduz o esforço e contribui para os especialistas obterem informações detalhadas sobre o comportamento histórico das variáveis que descrevem um determinado fenômeno ou domínio.

Técnicas de visualização de informação, tais como as que utilizam posicionamento de pontos baseado na similaridade do conteúdo, são utilizadas para criar representações visuais de dados que evidenciem certos padrões. Essas técnicas são sensíveis à qualidade dos dados, a qual, por sua vez, depende de uma etapa de pré-processamento muito influente. Esta etapa envolve a limpeza do texto e, em alguns casos, a detecção de termos e seus pesos, bem como a definição de uma função de (dis)similaridade. Poucos são os estudos realizados sobre como esses cálculos de (dis)similaridade afetam a qualidade das representações visuais geradas para dados textuais. Este trabalho apresenta um estudo sobre o papel das diferentes medidas de (dis)similaridade entre pares de textos na geração de mapas visuais. Nos concentramos principalmente em dois tipos de funções de distância, aquelas computadas a partir da representação vetorial do texto (Vector Space Model (VSM)) e em medidas de comparação direta de strings textuais. Comparamos o efeito na geração de mapas visuais com técnicas de posicionamento de pontos, utilizando as duas abordagens. Para isso, foram utilizadas medidas objetivas para comparar a qualidade visual dos mapas, tais como Neighborhood Hit (NH) e Coeficiente de Silhueta (CS). Descobrimos que ambas as abordagens têm pontos a favor, mas de forma geral, o VSM apresentou melhores resultados quanto à discriminação de classes. Porém, a VSM convencional não é incremental, ou seja, novas adições à coleção forçam o recálculo do espaço de dados e das dissimilaridades anteriormente computadas. Nesse sentido, um novo modelo incremental baseado no VSM (Incremental Vector Space Model (iVSM)) foi considerado em nossos estudos comparativos. O iVSM apresentou os melhores resultados quantitativos e qualitativos em diversas configurações testadas. Os resultados da avaliação são apresentados e recomendações sobre a aplicação de diferentes medidas de similaridade de texto em tarefas de análise visual, são oferecidas / Information visualization techniques, such as similarity based point placement, are used for generating of visual data representation that evidence some patterns. These techniques are sensitive to data quality, which depends of a very influential preprocessing step. This step involves cleaning the text and in some cases, detecting terms and their weights, as well as definiting a (dis)similarity function. There are few studies on how these (dis)similarity calculations aect the quality of visual representations for textual data. This work presents a study on the role of the various (dis)similarity measures in generating visual maps. We focus primarily on two types of distance functions, those based on vector representations of the text (Vector Space Model (VSM)) and measures obtained from direct comparison of text strings, comparing the effect on the visual maps obtained with point placement techniques with the two approaches. For this, objective measures were employed to compare the visual quality of the generated maps, such as the Neighborhood Hit and Silhouette Coefficient. We found that both approaches have strengths, but in general, the VSM showed better results as far as class discrimination is concerned. However, the conventional VSM is not incremental, i.e., new additions to the collection force the recalculation of the data space and dissimilarities previously computed. Thus, a new model based on incremental VSM (Incremental Vector Space Model (iVSM)) has been also considered in our comparative studies. iVSM showed the best quantitative and qualitative results in several of the configurations considered. The evaluation results are presented and recommendations on the application of different similarity measures for text analysis tasks visually are provided

Signal processing is used in a wide variety of applications, ranging from digital image processing to biomedicine. Recently, some tools from signal processing have been extended to the context of graphs, allowing its use on irregular domains. Among others, the Fourier Transform and the Wavelet Transform have been adapted to such context. Graph signal processing (GSP) is a new field with many potential applications on data exploration. In this dissertation we show how tools from graph signal processing can be used for visual analysis. Specifically, we proposed a data filtering method, based on spectral graph filtering, that led to high quality visualizations which were attested qualitatively and quantitatively. On the other hand, we relied on the graph wavelet transform to enable the visual analysis of massive time-varying data revealing interesting phenomena and events. The proposed applications of GSP to visually analyze data are a first step towards incorporating the use of this theory into information visualization methods. Many possibilities from GSP can be explored by improving the understanding of static and time-varying phenomena that are yet to be uncovered. / O processamento de sinais é usado em uma ampla variedade de aplicações, desde o processamento digital de imagens até a biomedicina. Recentemente, algumas ferramentas do processamento de sinais foram estendidas ao contexto de grafos, permitindo seu uso em domínios irregulares. Entre outros, a Transformada de Fourier e a Transformada Wavelet foram adaptadas nesse contexto. O Processamento de Sinais em Grafos (PSG) é um novo campo com muitos aplicativos potenciais na exploração de dados. Nesta dissertação mostramos como ferramentas de processamento de sinal gráfico podem ser usadas para análise visual. Especificamente, o método de filtragem de dados porposto, baseado na filtragem de grafos espectrais, levou a visualizações de alta qualidade que foram atestadas qualitativa e quantitativamente. Por outro lado, usamos a transformada de wavelet em grafos para permitir a análise visual de dados massivos variantes no tempo, revelando fenômenos e eventos interessantes. As aplicações propostas do PSG para analisar visualmente os dados são um primeiro passo para incorporar o uso desta teoria nos métodos de visualização da informação. Muitas possibilidades do PSG podem ser exploradas melhorando a compreensão de fenômenos estáticos e variantes no tempo que ainda não foram descobertos.

Degradação do design é um problema central investigado na área de evolução de software. A densa rede de interdependências que emerge entre classes e módulos ao longo do tempo resulta em código difícil de mudar, não reutilizável e que não comunica por si só sua intenção. Dentre outros motivos, designs degradam porque requisitos mudam de maneiras não antecipadas pelo design inicial, ou seja, as modificações no código introduzem dependências novas e não planejadas entre classes e módulos do sistema. A gerência de dependências visa reduzir a degradação do design por meio de uma série de mecanismos que auxiliam na administração da complexidade estrutural inerente de sistemas orientados a objetos. Neste trabalho, investigamos as técnicas de identificação de dependências estruturais e lógicas. Em particular, por meio de um estudo de larga escala, comparamos os conjuntos desses dois tipos de dependências. Em seguida, conduzimos um estudo de caso a fim de identificar as origens de dependências lógicas. Por fim, fazemos um levantamento das técnicas de visualização de dependências e mostramos a ferramenta XFlow. / Design degradation is a central problem investigated in the area of software evolution. The dense web of interdependencies that emerges among classes and modules over time results in code that is hard to change, not reusable and that does not communicate its intention. Among other reasons, designs degrade because requirements changes in ways that were not anticipated by the initial design, i.e. the changes in code introduce new and unplanned dependencies among classes and modules of the system. Dependency management aims to reduce design degradation by means of a series of mechanisms that helps in the management of the inherent structural complexity of object oriented systems. In this work, we investigate structural and logical dependencies identification techniques. In particular, by means of a large scale study, we compare the sets of these two kinds of dependencies. Afterwards, we conduct a case study in order to uncover the origins of logical dependencies. Finally, we survey dependency visualization techniques and present the XFlow tool.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-05-25T12:28:08Z No. of bitstreams: 1 Jean Carlos Araújo Costa_.pdf: 1155126 bytes, checksum: 15210c31e7d20bb22cb98f8732173d6d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T12:28:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jean Carlos Araújo Costa_.pdf: 1155126 bytes, checksum: 15210c31e7d20bb22cb98f8732173d6d (MD5) Previous issue date: 2016-03-01 / Nenhuma / Técnicas de visualização de dados podem auxiliar nas mais diversas áreas de atuação humana, em especial na compreensão de dados e informações de diferentes fenômenos que se quer estudar. Quanto mais variáveis estão relacionadas com esse fenômeno, mais desafiador se torna seu tratamento e representação visual. Pensando em educação no Brasil e suas bases de dados abertas, bem como em bases de dados acadêmicas existentes nas instituições, o uso de técnicas matemáticas para correlacionar conjuntos de dados e métodos de visualização para apresentar essas correlações, disponíveis em uma ferramenta de fácil acesso e operação, podem tornar públicas informações sobre a qualidade da educação de determinada região, estado, município e instituição de ensino. Outro benefício pode ser a indicação de fatores que antes eram ignorados, como alvos de investimento e ainda ajudar na elaboração de políticas públicas, nacionais ou regionais, que tornem a educação mais eficiente, abrangente e inclusiva. Iniciativas de organizações não governamentais e algumas vinculadas ao governo brasileiro tem elaborado ferramentas de filtragem de informações e divulgação de dados sobre qualidade e investimento de recursos na educação. O governo brasileiro usa índices de desempenho para avaliar suas Instituições de Ensino Superior. O Conceito Preliminar de Curso é um desses. Este trabalho apresenta uma solução, visando elaborar uma metodologia de visualização de dados através de uma aplicação web, com tecnologias open source, utilizando o método de análise de componentes principais (ACP) como técnica matemática de correlação de variáveis, e distribuindo resultados sobre um mapa com a utilização da API do Google Maps, porém, tendo como foco, a busca do nível de influência de diferentes fatores, inclusive de alguns não ligados diretamente à educação, na performance de instituições de ensino e no rendimento acadêmico de alunos, tendo como estudo de caso, a análise de um índice de desempenho na educação superior. / Data visualization techniques can help in several areas of human activity, especially in understanding data and information from different phenomena to be studied. The more variables are related to this phenomenon, the more challenging it becomes their treatment and visual representation. Thinking about education in Brazil and its open databases, as well as in existing academic databases in institutions, using mathematical techniques to correlate data sets and visualization methods to present these correlations available in an easy tool access and operation may disclose information on the quality of education in a region, state, county and educational institution. Another benefit coud be the indication of factors that were ignored, as investment targets and also help in the development of public policies, national or regional, that make more efficient, comprehensive and inclusive education. Initiatives of non-governmental organizations and some linked to the Brazilian government has prepared information filtering tools and dissemination of data on quality and investment of resources in education. Brazilian government uses performance indicators to assess their undergraduation institutions. Course Preliminar Concept (CPC) is one of those. This paper presents a solution to this profile, aiming to develop a data visualization methodology through a web application with open source technologies, using principal component analysis method (PCA) as mathematical technique of variable correlation, and distributing results on a map using the Google Maps API, however, focusing on the search for the level of influence of different factors, including some not directly related to education, performance of educational institutions and the academic performance of students, taking as a case study, the analysis of a performance index in undergraduation.

Made available in DSpace on 2016-04-27T16:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_jose_manuel_melo.pdf: 660435 bytes, checksum: ac2468ce725e827c5667ca22e09c95a6 (MD5) Previous issue date: 2002-05-14 / The teaching and learning of Differential and Integral Calculus, taken as fundamental in Exact Sciences courses, has been focused throughout time as a traditional methodological practice, based on definitions, theorems, properties, examples and exercises. This methodology has been contributing to a very high number of giving up and failure in such courses. One of the possibilities of trying to revert this, is the use of new computerized technologies as a didactic tool in Calculus courses. This work has aimed the creation and use of activities, all fundamented in cognition theories and in the main historical elements of Integral, to be developed in a computerized atmosphere. A qualitative type methodology has been chosen and it was based on a sequence of teaching and working in pairs in a computer lab. The choice of working in pairs is based on the fact that it leads to dialogues, changing of ideas and conclusions in a much more spontaneous way. The computer is used to give meaning to the concept of Integral. The different steps were created with the purpose of allowing students to develop the elements which would lead to such concept. During the activities students have used the computer in different steps.This use permitted the process of visualizing, simulating and deepening in the mathematical thought, some guesses and its contradictions or validations. The results of having had the sequence of teaching applied show that in a computerized atmosphere the teaching and learning are much more meaningful, contextualized and motivating for students as well as for teachers / O ensino e a aprendizagem de Cálculo Diferencial e Integral, considerado básico nos cursos da área de ciências exatas, tem sido, ao longo dos anos, focado numa prática metodológica tradicional baseada em: definições, teoremas, propriedades, exemplos e exercícios. A aplicação desta metodologia tem apresentado um índice muito alto de abandono e repetência. Uma das possibilidades de reverter este quadro é a utilização de novas tecnologias computacionais como ferramentas didáticas no curso Cálculo. Este trabalho tem como objetivo a elaboração e aplicação de uma seqüência de ensino baseada na fundamentação teórica e nos principais elementos históricos da Integral, implantada num ambiente computacional. Para atender a este objetivo , optou-se por uma metodologia do tipo qualitativa, baseada na realização de uma seqüência de ensino, trabalhando com duplas de estudantes em um ambiente computacional. A opção de trabalhar com duplas foi baseada no fato que esta dinâmica produz diálogos, troca de hipóteses e conclusões de forma mais espontânea. Nesta metodologia, o computador é utilizado para dar significação ao conceito de Integral. As várias etapas da seqüência foram elaboradas de modo que permitiram aos alunos construírem conceitos, que no final dela culminaram na significação do conceito de Integral. Na aplicação das atividades, o computador foi incorporado pelos estudantes em estágios diferentes. A sua utilização permitiu o surgimento do processo de visualização, a simulação, o aprofundamento do pensamento matemático, as conjecturas, as refutações e validações. Os resultados da aplicação da seqüência de ensino evidenciam que num ambiente computacional o ensino e aprendizagem passa a ser mais significativo, contextualizado e motivante, para os alunos e professores