Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 abrunhosa.pdf: 7363332 bytes, checksum: 26e84474baa99456a5e38fa0ebb409e7 (MD5) Previous issue date: 2011-12-20 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The area of computational neuroscience has advanced considerably based on the simulation of neuronal networks, formulated from experimental data, and providing findings on the functioning of certain brain areas. This work contributes to this area by studying the process of decision making and its storage in working memory. This work analyzes the results of computer simulations of empirical experiments performed in monkeys. In these experiments, a monkey fixed his attention to a screen where a set of points moved to one of two directions (left or right). From this observation, the monkey decided whether the set of points was heading to the right or left. Based on this experiment, Wang developed a mathematical and computational model that simulates the decision process using a neural network (Wang, 2002). We studied deeper the model proposed by Wang (Wang, 2002) studying factors related to the process of decision making, as well as the behavior of working memory. We implemented some modifications of Wang s model, changing some parameters used in the models. The results suggest that the decrease of the period of stimulus presentation increases the indecision in the model, the insertion of a delay period prior to stimulus presentation has an effect on some aspects of the decision-making process and the model used can not replicate the forgetting of an information in working memory. / A área de neurociência computacional tem avançado consideravelmente tendo como base a simulação de redes neuronais, formuladas a partir de dados experimentais, e fornecendo conclusões sobre o funcionamento de certas áreas cerebrais. Este trabalho contribui para essa área ao estudar o processo de tomada de decisão e seu armazenamento na memória de trabalho. O trabalho analisa o resultado de simulações computacionais de experimentos empíricos realizados em macacos. Nestes experimentos, um macaco fixava sua atenção para uma tela onde um con- junto de pontos se moviam para uma de duas direções (direita ou esquerda). A partir desta observação, o macaco decidia se o conjunto de pontos estava se dirigindo para a direita ou esquerda. Baseado nos experimentos, Wang desenvolveu um modelo matemático e computacional que simula o processo de decisão usando uma rede neural (Wang, 2002). Neste trabalho, estudamos mais afundo o modelo proposto por Wang (Wang, 2002), estudando fatores relacionados com o processo de tomada de decisão, assim como com o comportamento da memória de trabalho. Implementamos algumas modificações as simulações do modelo de Wang, onde alteramos alguns períodos utilizados no modelo. Os resultados obtidos sugerem que a diminuição do período de apresentação do estímulo aumenta a indecisão no modelo, a inserção de um período de atraso anterior a apresentação do estímulo possui um efeito em alguns aspectos do processo decisório e o modelo utilizado não consegue replicar o esquecimento de uma informação na memória de trabalho.

Devido à grande expansão da educação à distância (EAD) na última década, o interesse por ensino e aprendizagem nessa modalidade tem aumentado de forma notável em muitos países. Nesse contexto, expandiu-se a utilização e criação de ambientes computacionais chamados Learning Management System (LMS), que são ambientes de apoio a EAD com ferramentas de comunicação (forum, email, chat, etc), coordenação (avisos, planos de aula, tarefas, avaliação, acompanhamento de participação, etc), cooperação (whiteBoard, repositório de trabalhos, etc), conteúdo (webcasting, questionários on-line, apresentações), avaliação (provas on-line), pedagógicas (interação com outros participantes, níveis de participação, etc). Além das ferramentas citadas, que são comuns na maioria dos LMS, temos a necessidade de incluir novas funcionalidades nos ambientes EAD, tais como: a criação e o armazenamento de objetos de aprendizagem (Learning Objects) (que são importantes no ensino de exatas: Física, Matemática e Química); ferramentas de áudio e vídeo conferência; simulações .Baseado nessas idéias, analisamos alguns LMS existentes, e essa análise trouxe importantes subsídios para a modelagem e implementação do LMS denominado, Ambiente Computacional de Ensino a Distância (ACED). Para validar e testar o ACED foi implementado o curso de FIS24 - Mecânica de um Sistema de Partículas e Gravitação, curso esse ministrado no departamento de Física do ITA.

As estratégias de avaliação usadas em algumas Ferramentas Gerenciadoras de Ensino a Distância existentes são do tipo questões fechadas (testes objetivos e afins) e questões dissertativas (com correção manual). Foram analisadas algumas ferramentas quanto à funcionalidade da avaliação, e essa análise trouxe importantes subsídios para propor e implementar uma ferramenta denominada PHYSI-ASSESSMENT. Nesse trabalho, a possibilidade de inclusão de outras formas de avaliação automatizada para disciplinas que utilizam expressões matemáticas é considerada, não se limitando somente a questões fechadas e preservando o feedback instantâneo ao Aluno. Essa ferramenta possui as seguintes características: a) questões fechadas b) questões dissertativas que possam ser resolvidas através de um editor matemático Web. Assim, para verificar a adequação da ferramenta foram realizados alguns experimentos com expressões matemáticas evoluindo em nível de complexidade. Nesses experimentos foi possível mostrar a viabilidade da ferramenta proposta nesse trabalho.

O processo de consolidação do SISGEA (Sistema de Guerra Eletrônica da Aeronáutica) levou à aquisição do Lab-Volt Radar Training System para suas instituições de ensino técnico-operacional. Este sistema é capaz de implementar em laboratório um ambiente eletromagnético para estudos de Guerra Eletrônica composto por radar de alta resolução operando na banda X, alvos passivos (Target Positioning System) e ativos (Radar Jamming Pod). A experiência adquirida com o seu uso permitiu vislumbrar o potencial didático de sua operação integrada com ferramentas de Instrumentação Virtual. O objetivo deste trabalho foi estender as possibilidades de emprego deste equipamento como ferramenta de ensino e pesquisa através de sua integração em um sistema empregando instrumentos programáveis através do barramento GPIB e porta serial. Para atingir este objetivo foram necessárias a análise do ensino prático de radar no modelo convencional para determinação das funcionalidades demandadas, o desenvolvimento de dispositivos de interfaceamento (hardware) e programas em Linguagem "G" empregando o LabVIEWTM (Instrumento Virtual - VI), bem como a aplicação das ferramentas desenvolvidas nas aulas práticas do Laboratório de Radar do Curso de Especialização em Análise de Ambiente Eletromagnético (CEAAE) do Instituto Tecnológico de Aeronáutica.

A integração da técnica instrucional chamada Comunicação Estrutural ou Structural Communication-SC e um típico Sistema Tutor Inteligente é o objeto desta pesquisa. Desenvolvida na década de 60, essa técnica baseia-se no emprego de um mecanismo de casamento de padrão juntamente com um conjunto de regras de produção. Identificar quais mensagens textuais deveriam ser apresentadas como retorno da solução apresentada por um aprendiz a um problema pouco estruturado é o cerne dessa técnica. Diante da grande quantidade de soluções possíveis que poderiam ser apresentadas a esse problema, o sistema de casamento de padrão apresenta-se como mecanismo inapropriado para selecionar essas mensagens. Logo, investigou-se a possibilidade de substituição do sistema de casamento de padrões por um sistema de cálculo da distância entre dois vetores binários. Nesse contexto, busca-se identificar a regra mais próxima de qualquer solução apresentada. Investigou-se, também, como representar de forma estruturada o domínio pouco estruturado em atividades instrucionais que utilizam essa técnica. Os resultados obtidos nesta pesquisa poderão servir de auxílio aos desenvolvedores de Sistemas Tutores Inteligentes baseados na solução de problemas mal estruturados.

A Comunicação Estrutural é uma técnica pedagógica cujo objetivo é ajudar na avaliação e no exercício de sofisticadas habilidades intelectuais de pensamento crítico e complexas estruturas conceituais dos aprendizes. A produção de material instrucional baseado nessa técnica apresenta algumas dificuldades devido à falta de automatização, principalmente no que se refere à detecção de incoerências geradas durante seu processo de autoria. Descobrir e tratar essas incoerências de forma manual não oferece o suporte adequado ao autor, facilitando, assim, a inserção de problemas que diminuem a eficiência da técnica. Este trabalho de pesquisa aborda uma maneira de identificar, de forma automatizada, incoerências no decorrer do processo de autoria de exercícios em Comunicação Estrutural. Dessa forma, por meio do uso de mapas conceituais e de grafos, são apresentados conceitos e elementos relevantes que propiciam uma solução computacional para o problema de ocorrência dessas incoerências.

A busca e recuperação de modelos tridimensionais de engenharia baseada em sua forma é um importante recurso para alavancar a reutilização de soluções de projeto pré-existentes no desenvolvimento de novos produtos. A reutilização de dados diminui o tempo de chegada ao mercado, reduz custos e minimiza os riscos, ao adotar conceitos já testados e com maior grau de maturidade. A maioria das ferramentas existentes para comparação de modelos 3D destina-se a uso geral em bases de dados multimídia. Elas apresentam resultados fracos no domínio de engenharia mecânica, quando aplicadas em bases de modelos gerados por aplicação de projeto auxiliado por computador (CAD). Esta tese propõe uma solução para melhorar o desempenho da busca 3D para esses casos. Nossa abordagem leva em conta, além da forma, também os objetivos de projeto, análise de engenharia e processo de fabricação para estimar similaridade entre modelos. Esses dados, obtidos a partir da estrutura construtiva do modelo, permitem a construção de um vetor de características com maior valor semântico e um poder discriminante superior ao da pura comparação geométrica e topológica. A validade da proposta é verificada com a construção de um arcabouço de testes que implementa técnicas de aprendizagem não supervisionadas para particionar conjuntos de modelos CAD em famílias de peças com características comuns e intercambiáveis. A qualidade do particionamento é avaliada por indicadores quantitativos e qualitativos.

Em virtude da baixa utilização de recursos de áudio e vídeo, colaboração e interação em ambientes de ensino na internet, e na ausência de uma metodologia que guie o desenvolvimento de tais ambientes, desenvolveu-se neste trabalho uma metodologia para o desenvolvimento de ambientes de ensino usando salas de aula virtuais usando como referência a metodologia Motion em conjunto com um estudo de caso realizado no ITA para o ensino de física básica com o detalhamento do sistema desenvolvido e um conjunto de processos para operação e gerenciamento das capacidades implementadas no framework. São apresentadas as avaliações e os resultados práticos obtidos. A metodologia proposta e utilizada traz uma nova abordagem com a utilização de capacidades de negócios, e serve como referência para o desenvolvimento e utilização de sistemas de ensino utilizando salas virtuais com streaming de multimídia sobre a Internet.

O presente trabalho teve como proposta principal, apresentar o uso do programa de modelagem computacional denominado SimQuest, que pode ser usado como uma ferramenta auxiliar de apoio ao ensino de física. O SimQuest é um programa que está estruturado de forma a facilitar a criação de ambientes que possuam: simulações, gráficos, exercícios, textos orientados, vídeos e várias outras aplicações. Um dos pontos fortes desse programa, é que o usuário não precisa conhecer nenhuma linguagem de programação específica, pois ele é orientado a objeto e na maioria dos casos, o método de arrastar-soltar é suficiente para se criar uma situação de análise e estudo. Construímos como aplicação do SimQuest, vários exemplos com nível variado de dificuldade, de forma que pudessem ser apresentados a professores com diferentes níveis de conhecimento tanto de informática quanto de física. Na análise final, os aspectos positivos e negativos do SimQuest são apresentados, bem como propostas para outros tipos de aplicação.

Esta dissertação tem por objetivo explorar o relacionamento entre tecnologia, pedagogia e filosofia, identificadas como sendo três importantes áreas do conhecimento, visando o desenvolvimento de estratégias a serem utilizadas nos meios e-learning e b-learning. O ambiente virtual desenvolvido neste trabalho, incorpora um grupo correlato de tecnologias: animações, web editores, virtualdub software, filmes reais e outros, para criar um laboratório de física pela web, permitindo aos estudantes interagirem com o site, habilitando-os a resolver problemas de sistemas dinâmicos e colaborando com o contínuo desenvolvimento da consciência humana.