(Texto para download: Formato Word (.DOC))

RESUMO

Este trabalho pretende apresentar um laboratório de acesso remoto, chamado LabNet, para realizar experimentos via Internet, possibilitando a disseminação de informações técnicas e científicas, de modo a fornecer um novo recurso ao ensino à distância ou no apoio ao ensino tradicional.
Neste contexto, desenvolveu-se uma nova ferramenta tecnológica no sentido de disponibilizar ao aluno a possibilidade de manipular e visualizar respostas on line de experimentos monitorados e controlados por uma estação de aquisição de dados.
Esta estação poderá ser utilizada em diversos tipos de áreas, tais como: engenharia, química, física, biologia, enfim, onde é possível ativar processos e coletar dados.
Palavras-chave: Ensino a Distância, Ensino via Internet e Tecnologias Educacionais.

1 INTRODUÇÃO

A longevidade do treinamento em laboratório recebido por um estudante e a grande influÍncia deste treinamento na sua prática profissional obriga os cursos a serem pioneiros no uso de novas tecnologias no auxílio da aprendizagem. Nossa experiÍncia com práticas de laboratório indica que os estudantes que já possuem um conhecimento básico teórico parecem depender fundamentalmente da realização de experimentos continuados para suprir seus problemas conceituais e estimular sua capacidade inventiva.

Para uma melhor qualidade e maior freqüÍncia na elaboração e realização de experimentos, os laboratórios exigiriam uma maior infra-estrutura de assistÍncia de suporte material e docente com custos operacionais, muitas vezes proibitivos, proporcionais ao aumento da demanda discente. A constatação de tais problemas práticos nos levou, a partir dos resultados efetivos de nossa prática laboratorial dentro do princípio geral do Learning by Doing, aliados à pressão de estudantes que reivindicam a realização de experimentos, a considerar a possibilidade de, adotando essa mesma orientação, propor um laboratório de acesso remoto pelos estudantes via Internet. A questão, portanto, é viabilizar um canal direto de interação entre os estudantes e os experimentos através de uma estação digital inteligente.

Neste contexto, este trabalho propõe e descreve uma nova ferramenta didática tecnológica, chamada LabNet, que possibilita aos estudantes a realização de experimentos remotamente e praticados em qualquer horário. O LabNet almeja ser uma contribuição à educação a distância e consiste essencialmente em disponibilizar ao aluno, através da Internet, a possibilidade de manipular e visualizar experiÍncias monitoradas e controladas por uma estação de aquisição de dados. A figura 1 mostra o escopo das possíveis aplicações desta ferramenta.

Figure 1 ‚ Utilidade do LabNet

2 ESTRUTURA DO LABNET

O primeiro passo na implementação do LabNet foi o desenvolvimento de uma estação de aquisição de dados que permitisse a realização de experimentos por meio de um computador. Nesta estação ocorre o acionamento e a monitoração dos experimentos, que são caracterizados pela simplicidade construtiva, robustez e aos baixos custos envolvidos.

A Estação de Experimentos tem o intuito de facilitar o interfaceamento, com o computador, de vários dispositivos como: conversores D/A e A/D, atuadores, sensores, instrumentos. Tecnicamente, ela é um sistema de aquisição de dados de 8 bits e permite a interface de até 256 dispositivos de entrada ou de saída de dados, como é visto na fig. 2.

Figure 2 ‚ Estação de Experimentos

O LabNet utiliza a Internet para prover o intercâmbio de informações entre os estudantes e a estação de experimentos, visto na fig. 3. Deste modo o estudante poderá enviar dados para a estação, realizar um experimento previamente implementado e receber imagens, gráficos, áudio de acordo com a realidade do processo.

Figure 3 ‚ Estrutura do LabNe

É importante salientar que o tempo real do experimento é preservado, pois todos os procedimentos de aquisição de dados são realizados na estação de experimentos, sem a influÍncia da taxa de transmissão da conexão do usuário com a Internet

3 TECNOLOGIAS NO DESENVOLVIMENTO DO LABNET

Para disponibilizar a estação de experimentos para o uso via internet é necessário um servidor de WWW. O servidor usado foi o Microsoft Personal Web Server que roda no sistema operacional da Microsoft (Windows 95 ou NT).

A interação do usuário com o ambiente LabNet é operacionalizada em ASP[2] e a dinâmica do LabNet para acesso ao hardware (Estação de Experimentos) é realizada por meio de COM (Component Object Model), um modelo utilizado para construir componentes de software, que pode ser um executável (EXE) ou uma biblioteca de ligações dinâmicas (DLL)[1]. Para o desenvolvimento da DLL de acesso ao hardware usou-se o ambiente C++ Builder 3.0 e para implementar as imagens, gráficos, áudio dos experimentos usou-se a linguagem JAVA[3]. Na figura 4 ver-se a estrutura da comunicação Cliente (Browser) e Experimentos.

Figura 4 - Estrutura da Comunicação Cliente (Browser) e Experimentos

4 EXPERIMENTO COM O LABNET

O módulo inicial, elaborado para teste piloto do LabNet, foi composto por experimentos em engenharia elétrica, ressaltando, inicialmente, a área de automação e controle de processos. Como aplicação inicial, realizamos o controle de motor de corrente contínua por computador conforme mostrado na figura 5 onde a Estação de Experimentos está configurada para este experimento.

Figura 5 ‚ Experimento em engenharia: Controle de motor

O LabNet coloca este experimento de controle do motor disponível para todos os usuários. É solicitado ao estudante informações sobre o procedimento do experimento. Estas informações são enviadas a Estação de Experimentos para a execução da tarefa em questão. Os resultados experimentais são mostrados por meio de um gráfico em seu browser, conforme visto na figura 6.

Figura 6- Resposta Gráfica do Experimento

5 CONCLUSÃO

Neste trabalho foi proposta uma ferramenta aplicada a experimentos laboratoriais via Internet, chamada LabNet.

As linhas de ação do LabNet fundamentam-se em um sistema de aquisição de dados ‚ de baixo custo e de simples manuseio - capaz de:

• oferecer meios de realizar experimentos e testes rapidamente;

• permitir aos estudantes realizar seus experimentos continuamente, em qualquer local;

• familiarizar o estudante com novas tecnologias;

• ampliar oportunidades de desenvolvimento de pesquisas onde os recursos são escassos;

• reduzir custos na implantação de laboratório (vários estudantes poderão usufruir da estação de experimentos via Internet sem a necessidade de gastos com a construção de diversos módulos didáticos);

• trazer para a universidade um enorme potencial didático-pedagógico;

• dinamizar o ambiente acadÍmico;

• e estender os espaços educacionais.

O endereço (web site) http://labnet.dee.ufma.br permite o uso das capacidades do LabNet pelo estudante.

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

[1] THAI, Thuan L. Learning DCOM. OíReilly & Associates, 1999.

[2] HOMER, Alex et Al. Professional Active server Pages 3.0. Rio de Janeiro. Editora CiÍncia Moderna Ltda., 2000.

[3] HALL, Marty. Core Servlets and JavaServer Pages. Sun Microsystems Press and Prentice Hall, May 2000

[4] BYRNE, Christine M. The Use of Virtual Reality as Educational Tool. Washinton University, 1995.

[5] ASTROM, K.L; LUNDH, M. "Lund Control Program Combines Theory with Hands-on Experience". IEEE Control System. 22-30, 1992.

[6] MENDEL, Jerry M. Lesson in Estimation Theory for Signal Processing, communications, and Control. New Jersey. Prentice ‚ Hall, 1995. 561p.

[7] JACQUOT, Raymond G. Modern Digital Control Systems. 2. ed. New York: COPYRIGHT, 1994

[8] BARCZAK, Czeslau L. Controle Digital de Sistemas dinâmicos, Projeto e Análise. S"o Paulo. Editora Edgard Blucher LTDA, 1995. 295p.

[9] LEIGH, J. R. Apllied Digital Control : Theory, Design and Implementation. 2nd ed. Prentice ‚ Hall, 1992, p.

[10] SCHILDT, Herbert. Borland C++: Completo e Total. São Paulo. Makron Books,1997. 1115p.