Arquivo anual 3 de outubro de 2016

porDr. Alexandre

Saiba o motivo de estudarmos Algoritmos

Uma vez, a muitos anos atrás, um aluno de engenharia civil me indagou:

Professor, porque eu tenho que estudar Algoritmos uma vez que serei engenheiro?

Aquela indagação poderia suscitar diferentes respostas: Um professor tradicional talvez responderia, por quer sim! Um mais otimista responderia, provavelmente você irá precisar no futuro! Já um realista diria: Brilhante pergunta jovem engenheiro!!!

Foi exatamente isso que eu disse. A partir desta pergunta passei anos aprimorando a forma de lecionar Algoritmos até que ao implantar a metodologia de aprendizagem baseada em problema (PBL) pude engajar os alunos em uma jornada para a busca do desenvolvimento de habilidades profissionais para a abstração e resolução de problemas reais.

Mas para que serve Algoritmo na formação escolar?

A disciplina de Algoritmos tem por objetivo estimular os alunos a desenvolver a forma de pensar estruturada (DIJKSTRA, 1972), em outras palavras, formar o pensamento de maneira “ordenada” tal que haja a possibilidade de abstrair problemas e suas demandas por soluções na forma de um conjunto de ações na estrutura de algoritmos (FORBELLONE e EBERSPÄCHER, 2005).
Como a disciplina de algoritmos se desenvolve tradicionalmente em um ambiente estritamente de programação utilizando a linguagens como por exemplo o C++, os alunos, em geral, apresentam historicamente certas reservas quanto a sua utilidade no desenvolvimento do restante do curso, bem como em sua carreira profissional.

Este fato pode impactar diretamente no grau de aprendizado destes de tal forma que se buscou uma nova metodologia de ensino que atende-se a necessidade principal da disciplina, que é formar pensadores com a capacidade de abstrair problemas de forma metodológica e estruturada, sobretudo através de uma abordagem orientada a resolução de problemas, sendo estes da própria área de cada curso, o que neste caso levou ao uso da aprendizagem baseada em problemas, ou na língua inglesa Problem-based Learning (PBL).

A PBL

Esta metodologia, a PBL, foi proposta na escola de medicina da Universidade McMaster, no Canadá, por volta dos anos 60 e foi baseada no estudo de casos da faculdade de direito da Universidade Harvad, nos Estados Unidos da América e também em um método de aprendizagem e ensino na área de medicina da Universidade Case Western Reserve, neste mesmo país.

A PBL é hoje um método de ensino pautado no estudo de caso e resolução de problemas reais, de maneira a instigar no aluno, ao menos: pensamento crítico, conhecimento do assunto e habilidades profissionais.

O aluno exposto ao aprendizado, erguido sobre a PBL, tem a oportunidade de, ao resolver um problema, simultaneamente ser levado a pensar e expressar suas opiniões, desenvolvendo habilidades de liderança, respeito mútuo e responsabilidade, ao mesmo tempo em que ele acaba tendo que ir a busca do conhecimento necessário para desenvolver o desafio de maneira correta, tornando-se um exímio pesquisador.

Barrows (2002) define a PBL através de alguns conceitos-chave:

• Problemas estruturados são dados aos alunos, de maneira que eles terão uma série de pensamentos a respeito da causa e de como resolver o assunto;
• É uma técnica centralizada nos estudantes, em que os próprios alunos determinam o que eles precisam aprender de forma a resolver o desafio. Fica a cargo deles, identificarem os problemas-chave bem como a melhor forma de trata-los, além disso, precisam identificar quais áreas de conhecimento eles não têm, mas que são necessárias para serem estudadas durante a resolução do problema;
• Os professores agem como facilitadores, como tutores e fazem perguntas e levantamentos metacognitivos aos alunos com o intuito de fazê-los pensar. Quanto mais avançam, menos o professor influencia.
• Autenticidade forma a base da PBL, os alunos tem a chance de resolver um problema e deixar a sua marca profissional nesse trabalho, ou seja, é algo feito pelas próprias mentes deles.

Para Kolmos e Algreen-Ussing (2001), sendo a primeira, pesquisadora na área da educação baseada em problemas nos cursos de engenharia da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO), a PBL inspira um alto nível de envolvimento dos alunos nos estudos e consequentemente um nível forte e complexo de compreensão.

Para Powell (2000) existem algumas vantagens da utilização da PBL especificamente no ensino na engenharia:

• Durante o trabalho em equipe, os alunos aprendem a expressar suas opiniões e a ouvir o que os colegas pensam, desta forma acabam estabelecendo parcerias e interagindo com o corpo docente. Aprendem a trabalhar com prazos e descobrem o que já sabem e o que precisam aprender para desenvolver o problema;
• A PBL é uma útil ferramenta contra a evasão escolar, pois os alunos acabam se comprometendo com um grupo e criam expectativas para ver o projeto pronto, buscando o sucesso.

Powell (2000) afirma também que há algumas desvantagens na PBL:

• Em matérias mais avançadas, é muito difícil aos alunos obterem todo o conhecimento necessário;
• Nota-se dificuldade dos alunos em aprenderem sozinhos, matéria como matemática, por exemplo;
• Os alunos são obrigados a trabalhar no ritmo do grupo, o que pode não ser muito agradável para alguns;
• Para os docentes pode vir o estresse caso o grupo questione assuntos muito avançados e que não sejam da área desse professor, fazendo-o direcioná-los a algum profissional especialista;

Sendo assim, tenho orgulho em dizer que ao longo de mais de 8 semestres lecionando Algoritmos para alunos de engenharia, notei claramente que caminhei lado a lado com promissores e notáveis engenheiros, durante as aulas. Pude com eles ensinar, aprender e comemorar, o sempre bem sucedido resultado final e suas mais elevadas notas.

Como fruto deste trabalho, pude publicar o livro:

cover_front_big

Scilab – Uma abordagem prática aplicada a problemas reais de engenharia, pela editora CDA, disponível em:

Clique aqui

A todos vocês amados alunos de Engenharia, a todos vocês brilhantes engenheiros, ficam aqui registrados meus profundos e mais sinceros votos de sucesso e realização profissional!

Como dizia o educador, médico e escritor Oliver Wendell Holmes, a mente, uma vez expandida por ideias maiores, jamais voltará ao seu tamanho original.

Com muito respeito e admiração,

Dr. Alexandre Maniçoba De Oliveira

P.S. ao aluno anônimo, a quem devo toda a inspiração com base em sua inicial indagação, eu rendo-lhe meus cumprimentos e agradecimentos, com a esperança que um dia, cheguem a ele acompanhado de sua resposta…


REFERÊNCIAS

BARROWS, H. S. Is it Truly Possible to have such a thing as PBL. Distance Education, Vol. 23, n.1, 119-122, 2002.

DIJKSTRA, E.W. Notes on Structured Programming. London: Structured Programming, Academic Press, p. [1] – 82. 1972.

FORBELLONE, A.L.; V. EBERSPÄCHER, H.F. Lógica de Programação: A construção de algoritmos e estruturas de dados. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.

KOLMOS, A.  and ALGREEN-USSING, H. Implementing PBL and project organized curriculum: Acultural change, Das Hochschulwesen, vol. 1, 2001.

POWELL, P. From classical to project-led education. In: POUZADA, A. S. (ed.). Project based learning: project-led education and group learning. Guimarães: Editora da Universidade do Minho, p. 11-40. 2000.

porDr. Alexandre

Novo projeto de Phantom para avanços nas pesquisas de imagens por micro-ondas

O Câncer Cerebral Infantil é hoje um dos maiores problemas de saúde pública, sobretudo quando se destaca o elevado e crescente número de ocorrências, que chama a atenção com relação ao problema, e assim, leva-nos a observar a necessidade da redução no tempo entre o início da doença e do seu diagnóstico, de forma que se possa aumentar a taxa de sobrevida das crianças acometidas por esta enfermidade [1].

O diagnóstico precoce desse tipo de doença pode mitigar o problema, entretanto, esse tipo de diagnóstico requer exames realizados por grandes e caros equipamentos, o que pode levar dias para ser realizado [1], e muitas vezes não sendo acessíveis a grande população, pois é encontrados apenas em centros de diagnósticos por imagem e hospitais.

A utilização de micro-ondas de campo próximo para geração de imagens médicas é uma inovação. Estas imagens por micro-ondas de campo próximo permitirão ao médico diagnosticar precocemente o tumor cerebral infantil, conforme resultados dos trabalhos de [2], [3].

Este sistema, ainda em desenvolvimento, necessita de ambientes de teste e calibração. Para isso trabalhos de pesquisa para detecção de tumores por imagens por micro-ondas como [3] e [4] utilizaram, em sua fase inicial, Phantons como alternativa ao uso em humanos.

Phantons, segundo Xu [4], são modelos matemáticos, na forma de matrizes ou modelos físicos, quando fabricados com tecidos bioartificiais. O Phantom possui a capacidade de simular os tecidos biológicos, de maneira a eliminar a necessidade dos testes em humanos ou animais nas fases iniciais do desenvolvimento, o que levaria a exposições excessivas a radiação eletromagnética durante todo o processo.

Durante o desenvolvimento do Phantom, faz-se necessário o uso de materiais ATE (do inglês Artificial Tissue Emulating), ou seja, de materiais que simulem certas propriedades dos tecidos vivos.

No caso especifico de Phantons para teste de sistemas de imagens por micro-ondas, procura-se por materiais que tenham constantes dielétricas (Ɛr) semelhantes as encontradas em tecidos vivos. As constantes dielétricas de tecidos vivos já foram relatadas em diversos estudos [5] [6].

No caso de câncer, precisa-se averiguar a diferença entre a Ɛr do tecido sadio e do tecido doente. Por exemplo, tumores na região da mama são de fácil detecção, já que sua Ɛr vária em até 1070% [6], na faixa de 5GHz em relação ao tecido sadio.

Já tumores cerebrais infantis (atual desenvolvimento do grupo), possuem uma diferença bem mais sutil, na ordem de 15% segundo a ref. [6],  para a mesma faixa de frequência. Isto se torna um fator complicador, já que a seleção de materiais ATE, deverá levar em conta essas nuances. Diversos tipos de materiais podem ser utilizados, como por exemplo materiais líquidos (água ou etanol), materiais semilíquidos (gel), semissólidos (gelatinas) e materiais sólidos (polímeros) [7].

 

Atualmente estamos realizando o desenvolvimento da terceira geração de Phantons para o avanço das pesquisas de imagens por micro-ondas para detecção de câncer cerebral infantil de maneira a contribuir para o aumento da sobrevida de crianças acometidas por esta doença.

REFERÊNCIAS

1 – BARON, M. C. Advances in care of children with brain tumors. Journal of Neuroscience Nursing, Glenview, v. 23, n. 1, p. 39-43, Feb. 1991.

2 – CHEW, Kim Mey et al. Human Brain Microwave Imaging Signal Processing: Frequency Domain (S-parameters) to Time Domain Conversion. Engineering, v. 5, n. 05, p. 31, 2013.

3- RAGHAVAN, S.; RAMARAJ, M. An Overview of Microwave Imaging towards for Breast Cancer Diagnosis. Session 2A9, p. 338, 2012.

4 – XU, X. G. Computational phantoms for radiation dosimetry: A 40-year history of evolution. In: XU, X. G.; ECKERMAN, K. F. (Ed.). Handbook of Anatomical Models for Radiation Dosimetry. Boca Raton: Taylor & Francis, 2010. p. 3–5.

5 – S Gabriel, R W Lau, C Gabriel; The dielectric properties of biological tissues: II. Measurements in the frequency range 10 Hz to 20 GHz. Physics in Medicine and Biology, v. 41, n. 11, p. 2251, 1996.

6 – Yoo. The Dielectric Properties of Cancerous Tissues in a Nude Mouse Xenograft Model. Bioelectromagnetics, v. 25, p. 492, 2004.

7 – T. Mobashsher, A. M. Abbosh. Artificial Human Phantoms: Human proxy in testing microwave apparatus that have electromagnetic interaction with the human body. IEEE Microwave Magazine. v. 16, p. 42, 2015

porDr. Alexandre

Novos recursos no Portal do LabMax

Com o intuito de melhorar a interação com nossos visitantes, novos recursos foram adicionados ao portal do LabMax. A nova fonte utilizada é a OpenSan, no rodapé do site foram adicionados novos elementos, dentre eles, links externos, plugins da Fan Page do Facebook do LabMax, e finalmente atendendo a solicitações recorrentes de nossos parceiros e visitantes internacionais, foi integrado o sistema multilinguagem do Google Tradutor.

Esperamos que sua experiência com todo o conteúdo inovador do portal do Laboratório Maxwell, fique ainda mais interativo e agradável.

porDr. Alexandre

Sistema de contra-medida a aeronave Stealth do LabMax é apresentado em congresso da aeronáutica.

slider-img-1

Na última quinta feira, o trabalho intitulado “Anti-Stealth X-Band Radar Defense with Palm Tree Antipodal Vivaldi Antenna Applied in Low Signature Strike Aircraft Model”  dos doutores e pesquisadores do LabMax, Dr. Alexandre Maniçoba, Dr. Charles Artur, Dr. João Justo e Dr. Sergio Takeo foi apresentado na 18ª edição do SIGE – Simpósio de Aplicações Operacionais em Áreas de Defesa. Este evento é uma realização conjunto do DCTA – Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial, do ITA – Instituto Tecnológico da Aeronáutica, do Programa de Pós-Graduação em Aplicações Operacionais – PPGAO, do Laboratório de Guerra Eletrônica, do Laboratório de Comando e Controle do ITA e da Força Aérea Brasileira.

f-117_nighthawk_front

O artigo apresenta a aplicação da reconhecida antena Palm Tree em sistema de radar Anti-Stealth.

Já o evento tem periodicidade anual, e tem por objetivo, criar um ambiente propício à troca de experiência entre os setores acadêmico e industrial da sociedade civil e militar com o setor operacional das Forças Armadas, em temas de ensino, pesquisa e desenvolvimento no âmbito da Política e Defesa Nacional.

Para maiores informações, acesse o site do evento: www.sige.ita.br ou a fanpage no Facebook.

Os autores do artigo são os doutores:

12920312_1686676628249347_4799622796830812883_n[1]    charles    jjusto[1]     kofuji-2[1]

Alexandre            Charles                       Justo               Takeo

ARTIGO COMPLETO


Organização do evento:

dcta     ita    labge  logo_v3  gladio_80px

porDr. Alexandre

Início do Curso de Extensão de Eletromagnetismo Aplicado no próximo dia 21

antena_p

Inicia-se na próxima quarta (21) o Curso de Extensão de Eletromagnetismo Aplicado. Este curso tem por finalidade desenvolver as habilidades de análise, abstração, identificação e resolução de problemas tecnológicos a partir do uso de Eletromagnetismo Aplicado.

<Leia mais sobre o curso>

porDr. Alexandre

Episódio Piloto do estudo aplicado do Eletromagnetismo

Foi ao ar, no dia de hoje, 4 de setembro, o episódio piloto de um programa que contará com diversos episódios tratando de forma didática os fenômenos do Eletromagnetismo.

Este projeto chamado Um Passeio pelo Eletromagnetismo é uma produção do Laboratório Maxwell e trará como apresentadores, os pesquisadores do laboratório.

Este episódio foi gravado no estúdio da Rádio Federal e aborda a primeira equação de Maxwell, na forma integral, da lei de indução de Faraday dando origem a compreensão das tensões e correntes alternadas.

Por tratar-se de um episódio piloto, fique bem a vontade para enviarmos suas sugestões e críticas de maneira a nos ajudar a difundir a ciência e a educação com excelência em qualidade.

Diga-nos sua opinião sobre esse episódio piloto.
Sugestões e Críticas
First
Enviando

porDr. Alexandre

Entrevista ao programa Ciência no Ar da Rádio Web Instituto Federal

entrevista2Da direita para esquerda: Me. Antônio Mendes, Dr. Paulo Souza e Dr. Alexandre M. De Oliveira. No dia 16 de agosto de 2016 a entrevista, cujo tema trata da Caracterização de Tecidos Bioartificiais para estudos de novas técnicas de detecção de tumores pelo uso de micro-ondas.

https://soundcloud.com/radioif/if-ciencia-16-08-2016-o-que