Desenvolvimento de servidores para laboratórios remotos baseado no paradigma de dispositivos inteligentes

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Campus Araranguá. Engenharia da Computação.Os laboratórios remotos são reconhecidos por estender o acesso a laboratórios reais. A possibilidade de compartilhá-los entre diversas instituições têm despertado o interesse da comunidade acadêmica na busca de uma infraestrutura interoperável e flexível. No entanto, a falta de padronização na área é um fator limitante para estratégias que reduzam o tempo de desenvolvimento e promovam a integração com outros sistemas. Neste trabalho é proposta uma aplicação modelo para o desenvolvimento de laboratórios remotos e o compartilhamento em ambientes de aprendizagem baseada no paradigma de dispositivos inteligentes. Para sua execução foram identificados modelos de referência e, então, projetadas partes de um protótipo com base no modelo de Laboratório como um Serviço e no paradigma de dispositivos inteligentes. O trabalho ocorre dentro do contexto do Grupo de Trabalho em Experimentação Remota Móvel (GT-MRE), portanto são apresentadas arquitetura de software e infraestrutura da plataforma, além de serviços para controle de concorrência de usuários. A avaliação da aplicação foi realizada através de medidas de tempo de resposta para execução de serviços no sistema de escalonamento e de recuperação de dados de sensores. A aplicação mostrou-se adequada para implantação em Single Board Computers e foram criadas aplicações clientes com sucesso. Assim, este trabalho colaborou com a padronização e reuso de software em vários níveis para os laboratórios do GT-MRE e seu sistema de acesso.Remote laboratories are known for extending access to real laboratories. The possibility of sharing them among several institutions has motivated the academic community in the search for interoperable and flexible infrastructures. However, the lack of standardization in the area is a limiting factor for strategies capable of reducing development time and promoting integration with other systems. In this work, a template application for development of remote labs and sharing in learning environments based on the smart device paradigm is proposed. In order to achieve this goal, reference models were identified and parts of a prototype based on the Laboratory as a Service model and on the smart device paradigm were designed. As this work is part of Working Group on Mobile Remote Experimentation’s (GT-MRE) initiatives, software architecture and infrastructure of the platform are presented, as well as services to handle user concurrency. The evaluation was based on response time measurements to perform services on the scheduling system and to retrieve sensor data from the lab server. The application proved to be suitable for deployment on Single Board Computers and client applications were successfully created. Thus, this work have benefited the standardization and different levels of software reuse on lab server application and platform provided by GT-MRE

A Transcendental Phenomenological Study Examining Science Faculty Experiences with Change When Transitioning from Traditional Laboratories to Non-Traditional Laboratories

The purpose of this transcendental phenomenological study was to describe science faculty’s experiences with change as they transitioned from using traditional laboratories to using non-traditional laboratories at postsecondary institutions. The theory that guided this study was the transtheoretical model of change, as it explains the processes of change the faculty may have gone through as they transitioned from using traditional laboratories to non-traditional laboratories. A transcendental phenomenological qualitative design was used with a sample of 10 purposely selected post-secondary science faculty members to answer the study’s central question: What are the shared lived experiences of science faculty transitioning from traditional laboratories to non-traditional laboratories at post-secondary institutions? Data collection included semi-structured interviews with each participant, a sample of a non-traditional laboratory exercise chosen by the participant, and a semi-structured focus group discussion forum. Moustakas’s transcendental phenomenological data analysis triangulated the pertinent themes found through reduction, horizonalization, and imaginative variation. There were four themes identified in the study: support during the transition, the effects of infrastructure on the transition, the faculty’s change in role during the transition, and the faculty’s embracement of change

Integração de tecnologia na educação: Grupo de Trabalho em Experimentação Remota Móvel (GT-MRE) um estudo de caso

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Araranguá, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias da Informação e Comunicação, Araranguá, 2016.A disponibilidade e utilização das tecnologias da informação e da comunicação tem proporcionado o desenvolvimento de novos cenários de atividades, onde a informação e o conhecimento desempenham um papel fundamental. Na área educacional, estes cenários podem significar um redimensionamento da estrutura, do funcionamento e ação nas Instituições de Ensino e mais especificamente uma revisão e modificação dos papéis dos atores envolvidos. Esta dissertação está ambientada em programa de integração de tecnologia na educação, desenvolvido pelo Grupo de Pesquisa Laboratório de Experimentação Remota (RExLab), da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), em Araranguá/SC. O objeto de estudo é o Grupo de Trabalho em Experimentação Remota Móvel (GT-MRE) e nele pretende-se conhecer e descrever as ações de integração de tecnologia na educação, bem como, buscar compreender seu processo de desenvolvimento e efeitos na comunidade beneficiada. Priorizando o ensino das disciplinas STEM (acrônimo em inglês de Ciência, Tecnologia, Engenharias e Matemática), o GT-MRE tem como objetivo a disponibilização de conteúdos educacionais que são acessados através de dispositivos móveis e complementados através da utilização de experimentos remotos. O trabalho segue uma metodologia de estudo de caso e os dados e resultados apresentados são provenientes de diferentes fontes e instrumentos de informação. Para coleta dos dados, foi utilizada a pesquisa bibliográfica, análise documental e três tipos de questionários; dois aplicados à trezentos e quinze discentes que utilizaram os serviços do GT-MRE e um questionário aplicado aos docentes, membros da equipe GT-MRE e especialistas externos. Entre os resultados está a contextualização e apresentação da estratégia de integração de tecnologia na educação implementada pelo Programa de Integração de Tecnologias na Educação (InTecEdu), desenvolvido pelo RExLab. Programa este formado por um conjunto de projetos e ações, sendo o GT-MRE um dos mais representativos e um dos pilares da estratégia adotada de integração de tecnologia na educação. Ainda, a pesquisa apresenta o mapeado das ações desenvolvidas no âmbito do GT-MRE e os benefícios gerados através da sua utilização na percepção da comunidade beneficiada.Abstract : The availability and use of information and communication technologies has enabled the development of new activities scenarios where information and knowledge play a key role. In the educational area, these scenarios can mean a downsizing of the structure, operation and action in education institutions and more specifically a review and modification of the roles of the actors involved. This work is set in a education technology integration program, developed by the research group Remote Experimentation Laboratory (RExLab), the Federal University of Santa Catarina (UFSC), in Araranguá / SC. The study object is the Remote Experimentation Mobile Workgroup (GT-MRE) and it aims to discover and describe the technology integration actions in education and seek to understand their development process and effects in the receiving community. Prioritizing STEM subjects (Science, Technology, Engineering and Mathematics), the GT-MRE aims to provide educational content that are accessed via mobile devices, and complemented by the use of remote experiments. The work follows a case study methodology and the data and results are from different sources and information tools. For data collection, it was used literature review, document analysis and three types of questionnaires; two applied to three hundred and fifteen students who used the services of GT-MRE and a questionnaire administered to teachers, staff members GT-MRE and external specialists. Among the results is the contextualization and presentation of the strategy for technology integration in education implemented by the Technology Integration in Education Program (InTecEdu) developed by RExLab. This program consists of a set of projects and actions, being GT-MRE one of the most representative and one of the pillars of the strategy of technology integration in education. Moreover, the study has mapped the actions carried out under the GT-MRE and the benefits generated through their use in the perception of the benefiting community

Modelo de Evolução dos Laboratórios Remotos e Virtuais

Nesta dissertação propõe-se um modelo que descreve e prevê a evolução dos sistemas e redes de laboratórios remotos e virtuais. Este modelo tem como base a Teoria Geral de Sistemas proposta por Ludwig Von Bertalanffy e o conceito de acoplamento estrutural proposto por João Bosco de Mota Alves no seu livro Teoria Geral de Sistemas. O autor introduz neste modelo o novo conceito de acoplamento energético, baseado na vontade e dinâmica de quem constrói e mantém os sistemas de laboratórios remotos e virtuais. Pretende-se mostrar assim através do modelo proposto que atendendo aos conceitos de acoplamento energético e acoplamento estrutural, os sistemas e redes de laboratórios remotos e virtuais seguem as premissas e postulados definidos por Charles Darwin na sua obra The Origin of Species. Para conseguir este fim colocaram-se as seguintes questões centrais de pesquisa, sendo a primeira a principal e as duas seguintes complementares: “É possível explicar e predizer a evolução de um sistema de laboratórios remotos e virtuais analisando a sua história de desenvolvimento e as razões (acoplamentos estruturais e energéticos) que estão por detrás da sua adaptação ao ambiente envolvente?” “Será que a evolução dos laboratórios remotos e virtuais também segue as leis da natureza?” “Os laboratórios remotos e virtuais conseguem eles próprios adaptar-se ao ambiente envolvente?” Para responder a estas questões, construir e desenvolver, validar e verificar o modelo apresentado, realizaram-se as seguintes etapas de trabalho: estudo da teoria da evolução das espécies de Darwin, assim como todos os seus fundamentos e conceitos; estudo da General Systems Theory de Ludwig van Bertalanffi e do livro Teoria Geral de Sistemas de João Bosco; definição do conceito de “Acoplamento Energético” como uma extensão dos conceitos do livro General Systems Theory baseado no conceito de “acoplamento estrutural” desenvolvido por João Bosco no livro Teoria Geral de Sistemas; consolidação do conceito de “laboratório remoto” ou “laboratório virtual”, como um sistema com “acoplamento estrutural” e “acoplamento energético”; análise das origens dos laboratórios remotos; produção de uma linha temporal que retracta a história dos laboratórios remotos e virtuais desde o seu início até aos nossos dias; análise das diferentes linhas de desenvolvimento dos laboratórios remotos e virtuais e consequente apresentação do estado-de-arte; proposta do modelo e sua validação e verificação, considerando o “passado remoto” e o “passado recente”, para fazer uma projecção sobre a evolução futura em cada uma das linhas de desenvolvimento que estão “vivas” hoje; e, finalmente, apresentação das conclusões do estudo e previsão da evolução de linhas de desenvolvimento. Do estudo desenvolvido, e da validação e verificação do modelo proposto, concluiu-se que é possível explicar e predizer a evolução de um sistema de laboratórios remotos e virtuais analisando a sua história de desenvolvimento, os seus acoplamentos estruturais e energéticos, e a sua interação com o meio ambiente. Estas dimensões traduzem sempre uma adaptação do sistema ao meio envolvente, que aumenta as suas possibilidades de sobrevivência, confirmando-se assim a hipótese de que que os sistemas de laboratórios remotos e virtuais seguem as leis da evolução Darwianiana, decorrente do desenvolvimento dum acoplamento energético real e funcional com as pessoas que os criaram e os mantém em funcionamento