Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Computação
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Proposta de Projeto
Adequação das Aulas de Laboratório das
Disciplinas de Sistemas Digitais e Arquitetura e
Organização de Computadores para Cursos Noturnos
Projeto submetido a comissão julgadora do edital No 001/2013 PROGRAD/DIREN do programa de bolsas de Graduação
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1 - Unidade:
FACOM – Faculdade de Computação 2 - Curso:
Bacharelado em Sistema de Informação 3 - Subprograma:
2.2. Subprograma Cursos Noturnos1
4 - Justificativa
O Curso de Bacharelado em Sistema de Informação da UFU conta com uma linha de ensino em sua grade curricular referente às disciplinas de Sistemas Digitais e Arquitetura e Organização de Computadores. Estas disciplinas são ministradas no 2º e 3º períodos, respectivamente. Elas são alocadas no início do curso, pois são fundamentais para outras disciplinas tal como Sistemas Operacionais, Redes de Computadores, Dispositivos Móveis. Por lidarem com conteúdos distintos dos abordados no ensino médio, muitos alunos demonstram dificuldade em acompanhar o andamento das aulas. Adicionalmente, elas lidam com conteúdos consideravelmente abstratos que, no entanto possuem uma instância prática que deve preeminentemente ser explorada, para fins de consolidação dos conceitos teóricos aprendidos. Sendo assim, é prática comum intercalarem-se aulas teóricas, onde conceitos novos são apresentados, e aulas práticas que em geral, tomam a forma de roteiros de laboratório a serem executados pelos alunos.
Os roteiros de laboratório em eletrônica (seja ela digital, analógica, de arquitetura de computadores) são extremamente suscetíveis aos mais diversos problemas que variam desde problemas com componentes eletrônicos, equipamentos, fiação, alimentação, até problemas de cunho prático, no qual o conteúdo que deve ser abordado durante a aula de laboratório não pode ser acomodado de maneira satisfatória em aulas de 100
1 Vale resaltar que esta proposta também poderia ser enquadrada no subprograma 2.6.
de Apoio aos Laboratórios de Ensino. No entanto, devido ao fato de ser desejável possibilitar aos alunos do próprio curso trabalhar neste projeto, optou-se por enquadrar o projeto no subprograma 2.2.
2 minutos, tais como as normalmente disponíveis para estas atividades pedagógicas.
Roteiros são em geral planejados para serem executados em cursos de graduação integrais (GARCIA, et al., 2008), nos quais os alunos dispõem de amplo tempo para continuar o roteiro em períodos posteriores aos originalmente lotados para as aulas de laboratório. Vale ressaltar também que na maioria dos casos, os relatórios do experimento são confeccionados pelos alunos em períodos posteriores aos lotados para a aula de laboratório.
Este cenário impõe sérias restrições à execução de aulas práticas de laboratório para cursos noturnos, nos quais a maioria dos alunos dispõe de pouco ou nenhum tempo extraclasse para a execução de tais tarefas. Sendo assim, idealmente seria desejável que as aulas de laboratório fossem autocontidas, ou seja, que elas pudessem ser executadas dentro da janela de tempo disponível. Embora essa conclusão seja lógica, sua efetiva implementação é complicada. O problema se resume a seguinte indagação:
“Como propor roteiros de laboratório que possam ser
completamente executados em 100 minutos, desde sua execução até a redação do relatório que descreve os achados, que contemplem o conteúdo pretendido para a aula e que sejam eficientes do ponto de vista pedagógico?”
Infelizmente este não é um problema de fácil solução. No entanto, com base na experiência acumulada no ensino destas disciplinas, o proponente deste projeto acredita que seja possível. Todavia, várias adequações são necessárias.
Propõe-se que um trabalho neste sentido seja sistematicamente desenvolvido, em que roteiros sejam propostos, possíveis pontos de atraso na execução dos roteiros sejam identificados, todos os possíveis problemas sejam listados sistematicamente e que soluções rápidas sejam propostas e apresentadas aos alunos. Finalmente deve-se propor um modelo de relatório semi-preparado que requeira dos alunos apenas o preenchimento dos dados e observações levantadas durante o experimento, de modo que toda a experiência possa ser contida dentro da janela de 100 minutos disponível. Para tal, planejamento e experimentação se fazem necessários.
3 Este projeto propõe que um bolsista, interessado no assunto compreendido pelas disciplinas de Sistemas Digitais e Arquitetura e Organização de Computadores seja alocado, e que este, em conjunto com o professor orientador, estudem sistematicamente a elaboração execução e acompanhamento destes roteiros. Ainda propõe-se que dados quantitativos e qualitativos acerca da execução pelos alunos dos roteiros de laboratório sejam coletados de modo a estudar o problema e efetivamente encontrar uma solução que seja pedagogicamente adequada.
5 - Objetivos gerais e específicos do Projeto
Esta proposta de projeto tem como objetivo principal desenvolver roteiros de laboratório para as disciplinas GSI510 – Sistemas Digitais e GSI514 – Arquitetura e Organização de Computadores que sejam compatíveis com o curso noturno de Bacharelado em Sistema de Informação de modo a maximizar o processo de aprendizado dos alunos.
Como objetivos específicos destacam-se:
• Gerar roteiros de laboratório autocontidos, ou seja, que possam ser executados em sua plenitude e entregues durante a janela de tempo de 100 minutos (duas horas/aula) geralmente disponível para estas atividades pedagógicas;
• Testar os roteiros de laboratório para avaliação de sua adequação ao tempo disponível e conteúdo didático a ser aprendido;
• Gerar uma lista de possíveis problemas encontrados pelos alunos durante a execução do roteiro de laboratório de modo a evitar distúrbios no andamento do experimento;
• Preparação prévia dos experimentos por parte do bolsista visando a aceleração do processo de execução do roteiro e evitando perda de tempo na seleção de componentes, instalação de programas, etc;
• Coletar dados das execuções dos relatórios e compila-los estatisticamente de modo a traçar um perfil de melhoramento do processo didático.
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6 - Metodologia
A primeira etapa do projeto tem como objetivo identificar os roteiros de laboratório disponíveis e que são comumente adotados em disciplinas de Sistemas Digitais nos mais diversos cursos de graduação, tal como Bacharelados em Sistema de Informação, Ciências da Computação, Engenharia da Computação, Engenharia Elétrica e Engenharia de Telecomunicações. Adicionalmente, os livros texto (TOCCI, et al., 2011), (CAPUANO, et al., 2008), (GARCIA, et al., 2008), (PEDRONI, 2010), (SEDRA, 1999), (UYEMURA, 2002), (WILKINSON, 1992), (JUNIOR, 2010), (HENNESSY, et al., 2005), (HENNESSY, et al., 2008), (TANENBAUM, 2007), (WEBER, 2004), (STALLINGS, 2002), (MONTEIRO, 2001), (MURDOCCA, 2001), serão revisados de modo a identificar as propostas destes autores consagrados no que se refere roteiros de laboratório. Adicionalmente, será executada uma pesquisa acerca de roteiros de laboratório disponíveis nas mais diversas instituições de ensino superior do mundo via Internet.
Após esta etapa de pesquisa inicial, o trabalho seguirá de maneira cíclica, obedecendo aos seguintes passos:
a) O professor orientador proverá o assunto base que deve ser abordado em uma aula de laboratório específica. A partir desta o bolsista selecionará todos os roteiros de laboratório que ele tiver identificado na etapa anterior;
b) Em reunião semanal com o bolsista anterior a aula prática, bolsista e orientador trabalharão no roteiro de laboratório de modo que o mesmo aborde todo o conteúdo devido e que respeite os requisitos de ser autocontido e executável em 100 minutos;
c) Uma vez elaborado o roteiro, o bolsista executará o roteiro durante a etapa de testes e identificará quais são os pontos que podem ser problemáticos para os alunos. Uma lista de potenciais problemas será gerada e esta estará disponível para os alunos durante a aula de laboratório. Adicionalmente, o bolsista identificará quais são os pontos críticos do roteiro de laboratório no que tange a complexidade e tempo e proporá alternativas para a sua execução;
5 material necessário para a execução do roteiro.
Também será criado conjuntamente pelo orientador e bolsista, um modelo geral de relatórios que possa ser preenchido durante a execução do experimento, sem a necessidade de que trabalho adicional posterior a aula de laboratório se faça necessário. Este é um requisito importante porque como o foco deste projeto é prover roteiros de laboratório autocontidos, executáveis em aulas de 100 minutos para alunos do curso noturno de Bacharelado em Sistema de Informação que em geral trabalham durante o dia e dispõem de pouco tempo extraclasse para confecção de relatórios e trabalhos.
Os passos acima serão executados durante os primeiros cinco meses com foco na elaboração e aprimoramento dos roteiros de laboratório da disciplina GSI510 – Sistemas Digitais. Esta primeira etapa do projeto ocorrerá durante o primeiro semestre letivo de 2013.
Ao final destes cinco meses, um relatório preliminar será elaborado detalhando todo o processo, os roteiros de laboratório gerados, as listas de potenciais problemas na execução dos roteiros, e a coleta preliminar de dados referentes a execução propriamente dita dos roteiros por parte dos alunos.
Nos cinco meses subsequentes, que se referem ao segundo semestre letivo de 2013, os mesmos passos supracitados serão seguidos para a elaboração e refinamento dos roteiros de laboratório para a disciplina GSI514 – Arquitetura e Organização de Computadores. Concomitantemente a esta etapa, o aluno bolsista continuará a preparar o laboratório para a execução dos roteiros de laboratório da disciplina GSI510 – Sistemas Digitais, e o processo de coleta de informações acerca da execução dos relatórios da referida disciplina será executado uma segunda vez.
Com base nos dados coletados, estatísticas de execução dos relatórios, entregas, avaliação de aproveitamento serão compiladas de maneira conjunta entre o orientador e bolsista para um estudo quantitativo/qualitativo do trabalho desenvolvido. Potencialmente, visualiza-se a possibilidade da confecção de
6 um artigo científico que reportará a experiência de gerar roteiros de laboratório com foco nas restrições impostas por um curso noturno.
A etapa final do projeto refere-se à geração do relatório final descrevendo toda a experiência obtida na execução do projeto.
7 - Avaliação
O objetivo do projeto é gerar roteiros de laboratório para as disciplinas de Sistemas Digitais e Arquitetura e Organização de Computadores especificamente planejados para o curso noturno de Bacharelado em Sistema de Informação em concordância com as restrições de tempo vivenciadas pelos alunos do curso. Em geral eles trabalham durante todo o dia e não dispõem de muito tempo adicional para estudo e confecção de relatórios e trabalhos teóricos. Isto posto, uma das métricas de avaliação de sucesso do projeto refere-se a um estimativa qualitativa do aproveitamento dos alunos. Espera-se, em comparação com outros semestres uma diminuição nos índices de retenção da disciplina, aumento quantitativo das notas obtidas pelos alunos, e secundariamente diminuição dos índices de faltas dos alunos, pois o proponente do projeto acredita que a frustração vivenciada pelos alunos ao executar um roteiro de laboratório que não pode ser completado em sala, e que em alguns casos não chega a funcionar corretamente por falta de tempo, seja um fator que diminua a motivação do aluno a comparecer a aula. Em uma situação idealizada, deseja-se criar um conjunto de roteiros de laboratório que sejam desejáveis por parte dos alunos, de modo que eles antecipem uma atividade pedagógica interessante que venha a complementar de maneira construtiva o conteúdo teórico visto em aula.
8 - Número de Bolsas Solicitadas
Para a execução deste projeto é requisitada uma bolsa de graduação a ser alocada para um aluno do curso noturno de Bacharelado em Sistema de Informação.
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9 - Participantes do Projeto Função
(orientador/bolsista) Curso Atividades
Orientador BSI Planejamento preliminar dos roteiros
Orientador BSI Geração de relatórios para o órgão financiador Orientador/Bolsista BSI
Reuniões semanais para acompanhamento das atividades, planejamento de próximos roteiros e resolução de dúvidas.
Orientador/Bolsista BSI Prospecção de Roteiros de Laboratório Bolsista BSI Geração dos roteiros de laboratório Bolsista BSI Testes dos roteiros de laboratório
Bolsista BSI Geração de listas de possíveis problemas com os experimentos
Bolsista BSI Preparação dos experimentos
Bolsista BSI Acompanhamento dos experimentos de Sistemas
Digitais e coleta de dados
Orientador/Bolsista BSI Compilação dos dados coletados, geração de estatísticas e tomada de conclusões.
10 - Impacto do Projeto
Como potenciais impactos deste projeto, destacam-se:
• Melhoria do processo pedagógico concernente ao ensino e aproveitamento das disciplinas GSI510 – Sistemas Digitais e GSI514 – Arquitetura e Organização de Computadores;
•
• Produção de um conjunto de roteiros de laboratório autocontidos, passíveis de serem executados dentro da janela de tempo disponível para as disciplinas supracitadas;
• Produção de um conjunto de listas de possíveis problemas que os alunos potencialmente encontrarão ao executar os roteiros de laboratório;
• Do ponto de vista do aluno/bolsista, este projeto impactará de maneira positiva lhe fornecendo uma visão crítica de um problema pedagógico, metodologia de trabalho, abordagem sistemática para resolução de problemas, previsão de potenciais problemas, coleta de dados, compilação estatística de dados e utilização destes para fins de tomadas de conclusões.
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11 - Cronograma de execução
Tabela 1 - Plano de atividades referente à 2013/01
Atividade Jun Jul Ago Set Out
Prospecção de roteiros de laboratório Geração dos roteiros de laboratório Testes dos roteiros de laboratório Reuniões semanais
Preparação dos experimentos
Geração dos roteiros de possíveis problemas Relatório preliminar do projeto
Tabela 2 - Plano de atividades referente à 2013/02
Atividade Nov Dez Jan Fev Mar
Prospecção de roteiros de laboratório Geração dos roteiros de laboratório Testes dos roteiros de laboratório Reuniões semanais
Preparação dos experimentos
Geração dos roteiros de possíveis problemas Acompanhamento e coleta de dados
Compilação dos dados Relatório Final do Projeto
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12 - Referências
CAPUANO, F. G. e IDOETA, I. V. 2008. Elementos de Eletrônica Digital. 40.
São Paulo : Editora Érica, 2008.
GARCIA, P. A. e Martini, S. C. 2008. Eletrônica Digital - Teoria e Laboratório.
2. São Paulo : Editora Érica, 2008.
HENNESSY, J. L. e PATTERSON, D. A. 2008. Arquitetura de Computadores
– Uma Abordagem Quantitativa. 4. s.l. : Campus, 2008.
—. 2005. Organização e Projeto de Computadores – A Interface
Hardware/Software. 3. s.l. : Campus, 2005.
JUNIOR, A. H. 2010. Fundamentos de Informática – Eletrônica Digital. s.l. :
Ltc, 2010.
MONTEIRO, M. A. 2001. Introdução à Organização de Computadores. 4. s.l. :
Ltc, 2001.
MURDOCCA, M. J. 2001. Introdução à arquitetura de computadores. s.l. :
Campus, 2001.
PEDRONI, V. A. 2010. Eletrônica Digital Moderna e VHDL. s.l. : Editora
Campus, 2010.
SEDRA, A. S. 1999. Microeletrônica. 5. s.l. : MakronBooks, 1999.
STALLINGS, W. 2002. Arquitetura e Organização de Computadores. s.l. :
Prentice- Hall, 2002.
TANENBAUM, A. S. 2007. Organização Estruturada de Computadores. 5.
s.l. : Prentice- Hall, 2007.
TOCCI, R. J., WIDMER, N. S. e MOSS, G. L. 2011. Sistemas Digitais -
Princípios e Aplicações. 11ª. s.l. : Pearson Prentice Hall, 2011. 978-85-7605-922-6.
UYEMURA, J. P. 2002. Sistemas Digitais - Uma Abordagem Integrada. s.l. :
Thomson Pioneira, 2002.
WEBER, R. F. 2004. Fundamentos de Arquitetura de Computadores. 3. s.l. :
Sagra-Luzzatto, 2004.
WILKINSON, B. 1992. Digital System Design. 2. Hemel Hempstead :