Rede de Laboratórios Online O case do GT-MRE no programa de P&D da RNP

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Vítor Gabriel Alcaide Rodrigues
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2015 1 Rede de Laboratórios Online O case do GT-MRE no

Rochadel juarez.b.silva@ieee.org, willian.rochadel@ufsc.

1 Rede de Laboratórios Online O case do GT-MRE no programa de P&D da RNP Juarez Bento da Silva, Willian Rochadel juarez.b.silva@ieee.org, willian.rochadel@ufsc.br Universidade Federal de Santa Catarina Campus Araranguá

Speakers: 2 Dr. Juarez Bento da Silva, IEEE Member Professor Adjunto II da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) Coordenador do RExLab Lattes: http://lattes.

2 Speakers: 2 Dr. Juarez Bento da Silva, IEEE Member Professor Adjunto II da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) Coordenador do RExLab Lattes: Willian Rochadel, IEEE Member STAE da UFSC Campus Araranguá Técnico de TI Pesquisador no RExLab Lattes:

3 Agenda 3 1. Introdução 2. Breve histórico do RExLab 3. GT-MRE a) Experimentos Remotos b) RELLE c) Ambiente Virtual de Aprendizagem d) Cenários de Aplicação e) Validação com o NSLOL WG IEEE P GT-MRE Fase 2

4 Introdução 4 A observação prática das ciências faz parte da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Básica (LDB). Ensino prático do conjunto de disciplinas denominado STEM. STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) (Marginson, Tytler, Freeman, & Roberts, 2013). Objetivos: Demonstrar a arquitetura desenvolvida para laboratórios remotos baseada em recursos de: a) software e hardware de baixo custo; b) experimentos automatizados; e c) sistema de gestão de aprendizagem;

5 Oportunidade 5

Linha do Tempo - RExLab 6 1997 2005 2002 1997 Criado pelo Prof.

Brasil, América Latina, Europa (12 IES) 2007 Reciclagem Digital Educativa Próinfância e Adolescência 1º ER. Aprendizagem do microcontrolador 8051.

6 Linha do Tempo - RExLab Criado pelo Prof. João Bosco Alves Microservidor Web 2004 RoboCAr Mobile Internet Server Robot Remote Experimentation Network Plataforma compartilhada. Brasil, América Latina, Europa (12 IES) 2007 Reciclagem Digital Educativa Próinfância e Adolescência 1º ER. Aprendizagem do microcontrolador Linguagens BASIC e FORTH Supervisão e monitoramento remoto da qualidade da água Monitoramento de pacientes em UTI utilizando Microservidores Monitoramento e Controle de parâmetros em silo de secagem de grãos. Mecanismo Online para Referência

Linha do Tempo - RExLab 7 2011 Telefônica e OEI. Prêmio Projeto Inovador 2012 WebApp Premiada (2º Lugar). Concurso Campus Mobile Instituto Claro. 2014 3 escolas, 133 docentes 1.339 alunos.

Utilização da experimentação remota como suporte a ambientes de ensino-aprendizagem na rede pública de ensino. Edital CNPq/VAL

7 Linha do Tempo - RExLab Telefônica e OEI. Prêmio Projeto Inovador 2012 WebApp Premiada (2º Lugar). Concurso Campus Mobile Instituto Claro escolas, 133 docentes alunos. Utilização de Experimentação Remota em Dispositivos Móveis para a Educação Básica na rede pública de ensino. Utilização da experimentação remota como suporte a ambientes de ensino-aprendizagem na rede pública de ensino. Edital CNPq/VALE S.A. Utilização de Experimentação Remota em Dispositivos Móveis para a Educação. 1 escola participante, Física, 2º Ano, 01 docente, 160 alunos. Proposta de estratégia metodológica para a integração tecnologia no ensino de disciplinas STEM na Educação Básica da rede pública escolas, 133 docentes alunos

8 Timeline RExlab GTMRE - Grupo de Trabalho em Experimentação Remota Móvel Programa Promovendo a inclusão digital em escolas de Educação Básica da rede pública a partir da integração de tecnologias inovadoras de baixo custo no ensino de Ciências Naturais e Exatas. Teoria e Prática segundo um ensino baseado em pesquisa de uma metodologia de ensino e aprendizagem apoiado por VISIR ( VISIR +) 12 IES

10 GT-MRE - Visão macro 10

11 Visão Geral Visão Geral. Fonte: GT-MRE Visão GT-MRE Geral Laboratório Real Computador Embarcado RELLE Cliente 11 Scripts de configuração do fluxo de imagens Webcam Por experimento: Plano de aula, Apresentações, Questionários, Guias de Aplicação e Manual Técnico Dispositivos computacionais Experimento API Websocket Internet Gerenciamento de Experimentos Remotos Internet Sistemas Web API Comunicação Serial Placa de aquisição e controle de dados Adicionar experimentos Utilizar Experimentos Aplicativos Script de inicialização da Aplicação Controlar Acessos Gerar relatórios Legenda: Desenvolvido pelo GT-MRE Adaptado Utilizado

12 Alguns dos Experimentos 12

..) Placa de Aquisição e controle de dados (Protocolo ModBUS - Escravo) Câmera Web Computador Embarcado

13 Visão Esquema do Laboratório Real Experimentos e hardware criado 13 GT-MRE Mecatrônica (experimento físico) Atuadores (ex.: relés, chaves...) Sensores (ex.: temperatura, corrente, tensão, força...) Placa de Aquisição e controle de dados (Protocolo ModBUS - Escravo) Câmera Web Computador Embarcado (Protocolo ModBUS - Mestre) Legenda: Desenvolvido pelo GT-MRE Adaptado Utilizado Esquema Laboratório Real. Fonte: GT-MRE

14 Experimento Remoto 14 Internet

15 API Desenvolvida 15 Desenvolvimento baseado no sistema Linux e, então, compilado para Single board Computers (SBC) Arquitetura fracamente acoplada: habilita o compartilhamento dos experimentos em outras plataformas, como de demais laboratórios. Paradigma denominado Smart Devices. RELLE: Responsável pela interface (UI) e outros serviço intrínsecos aos usuários Independente do cliente UML Component diagram of the interactions WTR between 2015 REMEP-FLN/PoP-SC/RNP different GoLab services and the Smart Device. Fonte: Salzmann, et. Al. (2015), REV 2015

16 Bloco Conteúdos Didáticos 16 Cada Experimento Remoto acompanha: (Para a educação básica, superior e ensino técnico)

17 Bloco MRE - RELLE 17 Sistema de Gerenciamento de Experimentos Remotos

18 Acesso aos experimentos remotos 18 Sessão Experimento real O que acontece? Sensores Instruções

19 Acessos ao RELLE (setembro-outubro de 2015) 19

20 Validação com o NSLOL WG 20 "Networked Smart Learning Objects for Online Laboratories Working Group Grupo de trabalho da IEEE com 300 especialistas; Discute o padrão IEEE P1876 para objetos de aprendizagem inteligentes em rede para laboratórios online; Disponível em:

Instituições de Ensino 21 PUC-SP 1 Professor 40 Alunos PUC-RJ Professor Alunos UFPA 1 Professor 16 Alunos Faculdade SATC 2 Professor 58 Alunos UFSC 2 Professor 33 Alunos E.E.B Maria Garcia Pessi 1 Professor 324 Alunos E.

21 Instituições de Ensino 21 PUC-SP 1 Professor 40 Alunos PUC-RJ Professor Alunos UFPA 1 Professor 16 Alunos Faculdade SATC 2 Professor 58 Alunos UFSC 2 Professor 33 Alunos E.E.B Maria Garcia Pessi 1 Professor 324 Alunos E.E.B Jardim das Avenidas 1 Professor 30 Alunos E.E.B Apolônio Ireno Cardoso 1 Professor 178 Alunos E.B.M Otávio M. Anastácio 2 Professores 75 Alunos Professor Alunos

22 InTECedu 22

23 GT-MRE Fase 2 23 Rede de Laboratórios Remotos Expansão: Novos Experimentos; Novas instituições de ensino nas modalidades a distância e presencial; Experimentos em outros laboratórios; Melhorias: Serviço; Conexão; Sensores; Single Board Computer;

24 Referências 24 Carro Fernandez, G., Sancristobal Ruiz, E., Castro Gil, M., & Mur Perez, F. (2015). From RGB led laboratory to servomotor control with websockets and IoT as educational tool. Paper presented at the th International Conference on Remote Engineering and Virtual Instrumentation, REV Corter, J. E., Esche, S. K., Chassapis, C., Ma, J., & Nickerson, J. V. (2011). Process and learning outcomes from remotely-operated, simulated, and hands-on student laboratories. Computers & Education, 57(3), doi: De Lima, J. P. C., Rochadel, W., Silva, A. M., Simão, J. P. S., Da Silva, J. B., & Alves, J. B. M. (2014). Application of remote experiments in basic education through mobile devices. Paper presented at the th IEEE Global Engineering Education Conference: Engineering Education Towards Openness and Sustainability, IEEE EDUCON 2014, Istanbul. Governo Federal do Brasil. (1996). Lei de Diretrizes e Bases da Educação Básica. Law , 9394, 96. Guinard, D., Trifa, V., Karnouskos, S., Spiess, P., & Savio, D. (2010). Interacting with the SOA-Based Internet of Things: Discovery, Query, Selection, and On-Demand Provisioning of Web Services. Services Computing, IEEE Transactions on, 3(3), doi: /TSC inep (Producer). (2013). Censo Escolar da Educação Básica - Resumo Técnico. Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira. Johnson, L., Adams Becker, S., Estrada, V., & Freeman, A. (2014). NMC horizon report: 2014 K.

Contatos 25 http://rexlab.ufsc.br http://relle.ufsc.br juarez.

25 Contatos

26 Patrocínio Organização Apoio

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