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Análise do processo de ensino e aprendizagem de conteúdos de física por meio do uso de simuladores e da argumentação de usuários.
(2021) Sousa, Fernanda Luíza de; Assis, Guilherme Tavares de; Travain, Silmar Antonio
Historicamente, nas últimas décadas, a principal metodologia utilizada por professores de Física em sala de aula é o método tradicional, voltado para a resolução de exercícios e exposição de conteúdos pelo professor por meio do quadro negro e de giz. Desta forma, o Ensino de Física precisa ser direcionado na busca pela contextualização e inserção de recursos didático-pedagógicos, como a utilização de novas tecnologias. Neste contexto, este trabalho possui, como objetivo geral, demonstrar como simuladores computacionais podem favorecer o processo de ensino e aprendizagem de conteúdos de Física em sala de aula, a partir da argumentação. Para tanto, foi desenvolvida a primeira versão de uma plataforma, denominada SimulAção, que promove o uso de simuladores computacionais voltados, inicialmente, para o ensino de conteúdos sobre Conservação da Energia Mecânica, e disponibiliza roteiros para utilização dos mesmos. Por meio de experimentos práticos realizados na plataforma SimulAção, foi utilizado o modelo de Toulmin com a finalidade de analisar os argumentos dos alunos a partir das atividades práticas desenvolvidas pelos mesmos; adicionalmente, alunos e professores analisaram a usabilidade da plataforma SimulAção por meio de um método baseado no questionário de avaliação de satisfação subjetiva do usuário. A partir dos resultados experimentais obtidos, verificou-se que o uso do processo da argumentação, provido pelo modelo de Toulmin, conduziu os alunos a descobrirem as relações entre os elementos de simulação, possibilitando a compreensão dos conceitos de Física envolvidos nas atividades propostas. Quanto à avaliação da plataforma SimulAção, os resultados experimentais comprovaram que a usabilidade da plataforma e seus serviços, até o momento oferecidos, encontra-se entre o excelente e o melhor imaginável. A utilização de simuladores computacionais, como recurso didático no ensino, busca provocar os professores a fim de realizar mudanças em seus métodos de ensino, despertando o interesse e promovendo a interação da teoria com a prática de forma a favorecer a aprendizagem.
ArtistRank : análise e comparação de artistas através da caracterização de dados de diferentes fontes.
(2015) Faria, Felipe Lopes de Melo; Pereira Junior, Álvaro Rodrigues; Merschmann, Luiz Henrique de Campos; Assis, Guilherme Tavares de; Pereira, Adriano César Machado
Compreender como os artistas, estilos musicais, e a própria música evolui ao longo do tempo e objeto de interesse para compreender o processo de fazer música. Além disso, pode auxiliar críticos de música a analisarem os artistas que estão nos topos das paradas e o porquê disso. Com o surgimento de novas formas através das quais as comunidades estão expostas á música, percebe-se a necessidade de reavaliar a forma como a popularidade de um artista e medida. Percebe-se que a modelagem de rankings de popularidade de um artista somente por meio da vendagem de um disco e execução na rádio não são suficientes. O surgimento de vários serviços na web que possibilitam a interação do usuário no mundo da música, seja ouvindo on-line ou acompanhando a vida de um artista de maneira mais próxima nas mídias digitais, tem modificado a dinâmica do mercado fonográfico. Dessa forma, nesse trabalho propõe-se o desenvolvimento de uma metodologia de construção de rankings agregados de artistas a partir da análise dos dados das mídias digitais e da mídia de massa TV, no intuito de avaliar a popularidade de um artista. Um estudo de caso mostrou que resultados de rankings relevantes podem ser encontrados de acordo com a metodologia proposta.
Automatic and online setting of similarity thresholds in content-based visual information retrieval problems.
(2016) Bessas, Izaquiel L.; Pádua, Flávio Luis Cardeal; Assis, Guilherme Tavares de; Cardoso, Rodrigo T. N.; Lacerda, Anisio Mendes
Several information recovery systems use functions to determine similarity among objects in a collection. Such functions require a similarity threshold, from which it becomes possible to decide on the similarity between two given objects. Thus, depending on its value, the results returned by systems in a search may be satisfactory or not. However, the definition of similarity thresholds is difficult because it depends on several factors. Typically, specialists fix a threshold value for a given system, which is used in all searches. However, an expert-defined value is quite costly and not always possible. Therefore, this study proposes an approach for automatic and online estimation of the similarity threshold value, to be specifically used by content-based visual information retrieval system (image and video) search engines. The experimental results obtained with the proposed approach prove rather promising. For example, for one of the case studies, the performance of the proposed approach achieved 99.5 % efficiency in comparison with that obtained by a specialist using an empirical similarity threshold. Moreover, such automated approach becomes more scalable and less costly.
DERIN : a data extraction method based on rendering information and n-gram.
(2017) Figueiredo, Leandro Neiva Lopes; Assis, Guilherme Tavares de; Ferreira, Anderson Almeida
Extracting data from web pages is an important task for several applications such as com- parison shopping and data mining. Ordinarily, the data in web pages represent records from a database and are obtained using a web search. One of the most important steps for extracting records from a web page is identifying out of the different data regions, the one containing the records to be extracted. An incorrect identification of this region may lead to an extraction of incorrect records. This process is followed by the equally important step of detecting and correctly splitting the necessary records and their attributes from the main data region. In this study, we propose a method for data extraction based on render- ing information and an n-gram model (DERIN) that aims to improve wrapper performance by automatically selecting the main data region from a search results page and extracting its records and attributes based on rendering information. The proposed DERIN method can detect different record structures using techniques based on an n-gram model. More- over, DERIN does not require examples to learn how to extract the data, performs a given domain independently and can detect records that are not children of the same parent el- ement in the DOM tree. Experimental results using web pages from several domains show that DERIN is highly effective and performs well when compared with other methods.
Estimando similaridade entre entidades quando apenas seus nomes estão disponíveis.
(2018) Sousa, Priscila Sad de; Ferreira, Anderson Almeida; Assis, Guilherme Tavares de; Pereira, Denilson Alves; Ferreira, Anderson Almeida
A similaridade pode refletir a relação ou significado entre dois conceitos ou entidades, por exemplo. Uma entidade pode ser algo físico ou lógico, podendo ser descrita em função de atributos cujos valores informam as características específicas da entidade, diferenciando-nas uma das outras, como por exemplo a entidade artigo científico e alguns de seus atributos, nome, palavras-chaves, resumo. Estimar a similaridade entre entidades desempenha um papel importante em várias tarefas, como, por exemplo, expansão de consultas, desambiguação e recomendação de entidades. Identificar a similaridade entre entidades por meio dos nomes, como entre títulos de artigos científicos, pode não ser viável a partir, apenas, da comparação direta ou usando abordagens de similaridade baseadas em conhecimento. A Web, por outro lado, traz uma grande variedade de dados sobre diversos assuntos e é de livre acesso, sendo uma fonte de dados viável para auxiliar na verificação de similaridade entre um par de nomes de entidades em diversos domínios. Neste trabalho, é proposto um método para calcular a similaridade entre dois nomes de entidades, baseado na comparação direta e nas características inferidas a partir de dados obtidos da Web com modelagem de tópicos e com o auxílio de termos de gênero. Os experimentos mostram que o método é capaz de verificar a similaridade entre nomes de entidades, mesmo entre aqueles que compartilham poucos ou mesmo nenhum termo, superando o método utilizado como baseline.
Object-based image retrieval using local feature extraction and relevance feedback.
(2013) Freitas, Mário H. G.; Pádua, Flávio Luis Cardeal; Assis, Guilherme Tavares de
This paper addresses the problem of object-based image retrieval, by using local feature extraction and a relevance feedback mechanism for quickly narrowing down the image search process to the user needs. This approach relies on the hypothesis that semantically similar images are clustered in some feature space and, in this scenario: (i) computes image signatures that are invariant to scale and rotation using SIFT, (ii) calculates the vector of locally aggregated descriptors (VLAD) to make a fixed length descriptor for the images, (iii) reduce the VLAD descriptor dimensionality with Principal Component Analysis (PCA) and (iv) uses the k-Means algorithm for grouping images that are semantically similar. The proposed approach has been successfully validated using 33,192 images from the ALOI database, obtaining a mean recall value of 47.4% for searches of images containing objects that are identical to the object query and 20.7% for searches of images containing different objects (albeit visually similar) to the object query.
Proposta e desenvolvimento de uma biblioteca digital para produtos educacionais de mestrados profissionais em ensino de ciências.
(2017) Andrade, Douglas; Assis, Guilherme Tavares de; Travain, Silmar Antonio; Silva, Amanda Sávio Nascimento e; Nunes, Maria Eugenia Silva; Assis, Guilherme Tavares de; Travain, Silmar Antonio
Desde a homologação de programas de mestrados profissionais (MPs) pela Capes em 2001, percebe-se uma expansão desses programas na área de ensino e educação. Vários pesquisadores da área de educação, então, têm produzido trabalhos que objetivam tratar e analisar currículos, documentos legais, impactos na educação básica e outras características que regem os programas de MP relativos ao ensino, a educação e, mais especificamente, o ensino de ciências. A principal diferença considerada entre os programas de mestrado acadêmico (MA) e os programas de MP consiste na obrigatoriedade dos estudantes de programas de MP elaborarem, ao final de seus cursos de mestrado, produtos educacionais voltados para suas áreas de pesquisa. Para os egressos dos programas de MP relativos ao ensino, esses produtos devem estar direcionados a propostas educacionais. Com foco nessa particularidade, no momento atual, existe a necessidade do desenvolvimento de um sistema de armazenamento de produtos educacionais já consolidados por egressos desses programas. Assim, visando tal necessidade, o objetivo principal deste trabalho consiste em propor, confeccionar e avaliar uma biblioteca digital para armazenar e disponibilizar produtos gerados por egressos do programa de Mestrado Profissional em Ensino de Ciências (MPEC) da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), com possibilidade de ser utilizada também por distintos programas de MP relativos ao ensino. Apesar de existirem, atualmente, sistemas destinados ao armazenamento de recursos educacionais direcionados exclusivamente à atividade docente, nenhum desses sistemas atende as especificidades dos MPECs. Ademais, como objetivo secundário, o trabalho propõe e valida o desenvolvimento de um serviço de avaliação para essa biblioteca digital no intuito de permitir que os produtos armazenados sejam avaliados por futuros usuários da biblioteca; tal serviço baseia-se em um questionário proposto e confeccionado para tal fim. Por meio dos experimentos realizados, foi possível constatar que a usabilidade, a navegabilidade e os serviços oferecidos pela biblioteca digital proposta neste trabalho mostraram-se satisfatórios.
Reducing fragmentation in incremental author name disambiguation.
(2014) Espiridião, Luciano Vilas Boas; Ferreira, Anderson Almeida; Laender, Alberto Henrique Frade; Gonçalves, Marcos André; Gomes, David Menotti; Tavares, Andréa Iabrudi; Assis, Guilherme Tavares de
Author name ambiguity is a hard problem that occurs when several authors publish articles with the same name or when a same author publishes their articles under different names. Traditionally, automatic disambiguation methods process the author names of all citation records in a repository. Aiming efficiency, incremental methods disambiguate author names only when new citation records are inserted into the repository. As a side effect, several citation records of a same author may be associated with different authors, aka, the fragmentation problem. To diminish this problem, we propose a new merge-oriented incremental method capable of reducing such side effect, without the need to apply a traditional disambiguation method on the whole repository. Our experimental evaluation shows that our method produces significant improvements when compared to an incremental baseline and is very competitive with batch-mode methods.
SAPTE : a multimedia information system to support the discourse analysis and information retrieval of television programs.
(2015) Pereira, Moisés H. R.; Souza, Celso L. de; Pádua, Flávio Luis Cardeal; Silva, Giani David; Assis, Guilherme Tavares de; Pereira, Adriano César Machado
This paper presents a novel multimedia information system, called SAPTE, for supporting the discourse analysis and information retrieval of television programs from their corresponding video recordings. Unlike most common systems, SAPTE uses both content independent and dependent metadata, which are determined by the application of discourse analysis techniques as well as image and audio analysis methods. The proposed system was developed in partnership with the free-to-air Brazilian TV channel Rede Minas in an attempt to provide TV researchers with computational tools to assist their studies about this media universe. The system is based on the Matterhorn framework for managing video libraries, combining: (1) discourse analysis techniques for describing and indexing the videos, by considering aspects, such as, definitions of the subject of analysis, the nature of the speaker and the corpus of data resulting from the discourse; (2) a state of the art decoder software for large vocabulary continuous speech recognition, called Julius; (3) image and frequency domain techniques to compute visual signatures for the video recordings, containing color, shape and texture information; and (4) hashing and k-d tree methods for data indexing. The capabilities of SAPTE were successfully validated, as demonstrated by our experimental results, indicating that SAPTE is a promising computational tool for TV researchers.
Semiodiscursive analysis of TV newscasts based on data mining and image processing.
(2018) Conceição, Felipe Leandro Andrade; Pádua, Flávio Luis Cardeal; Pereira, Adriano César Machado; Assis, Guilherme Tavares de; Silva, Giani David; Andrade, Antonio Augusto Braighi
This work addresses the development of a novel computer-aided methodology for discourse analysis of TV newscasts. A TV newscast constitutes a particular type of discourse and has become a central part of the modern-day lives of millions of people. It is important to understand how this media content works and how it affects human life. To support the study of TV newscasts under the discourse analysis perspective, this work proposes a newscast structure to recover its main units and extract relevant data, named here as newscast discursive metadata (NDM). The NDM describes aspects, such as screen time and field size of newscasts’ participants and themes addressed. Data mining and image analysis methods are used to extract and analyze the NDM of a dataset containing 41 editions of two Brazilian newscasts. The experimental results are promising, demonstrating the effectiveness of the proposed methodology.
SimulAção : plataforma Web de simuladores voltados ao ensino de física.
(2020) Sousa, Fernanda Luíza de; Assis, Guilherme Tavares de; Travain, Silmar Antônio; Ziviani, Denise Conceição das Graças; Coelho, Dayanne Gouveia; Carvalho, Edson José de; Travain, Silmar Antônio; Assis, Guilherme Tavares de
Nos últimos anos, o Ensino de Física tem-se pautado na utilização de métodos tradicionais de ensino com repetição mecânica de conceitos, memorização de equações e exposição do conteúdo por meio, simplesmente, do quadro negro e giz. Essa metodologia, que visa a utilização de equações sem o questionamento do conteúdo da teoria Física associada, torna o aluno receptor passivo de informações, impossibilitando sua interação na construção do conhecimento. A utilização de mídias educacionais, tais como simulações computacionais, vídeos e animações, propicia ao professor acesso a uma grande quantidade de recursos, que podem contribuir para tornar a aula mais interativa e dinâmica, possibilitando ao aluno maior envolvimento no processo de ensino e aprendizagem. A partir do objeto em estudo e com a utilização desses recursos, o aluno tem uma maior oportunidade de interagir com os seus colegas e o professor, propiciando assim a construção do conhecimento durante as interações. Neste contexto, como objetivo principal deste trabalho, foi desenvolvida uma plataforma, denominada SimulAção, para a disponibilização de simuladores computacionais, voltados inicialmente para o ensino de conteúdos de Conservação da Energia Mecânica, e de roteiros para utilização dos mesmos. A partir de experimentações práticas realizadas, a plataforma SimulAção foi validada por meio do método baseado no questionário de avaliação de satisfação subjetiva do usuário, que mede a usabilidade de produtos; neste contexto, resultados experimentais obtidos comprovaram que a usabilidade da plataforma e seus serviços, até o momento oferecidos, de uma maneira geral foi de 82,72, encontrando-se entre o excelente e o melhor imaginável. Ademais, o método baseado no modelo de Toulmin foi utilizado na experimentação prática desse trabalho com a finalidade de analisar os argumentos dos alunos a partir das atividades práticas desenvolvidas por meio do uso dos simuladores presentes na plataforma SimulAção. Vale ressaltar que o conteúdo abordado na plataforma SimulAção, proposta neste trabalho, pode ser estendido a qualquer área de conhecimento, desde que existam simuladores voltados para tais áreas. A utilização de simuladores computacionais, como recurso didático no ensino, busca provocar os professores a fim de realizar mudanças em seus métodos de ensino, despertando o interesse e promovendo a interação da teoria com a prática de forma a favorecer a aprendizagem.
Strategies for automatic determination of similarity threshold for genre-aware focused crawling processes.
(2017) Siqueira, Gustavo Oliveira de; Assis, Guilherme Tavares de; Ferreira, Anderson Almeida; Mangaravite, Vítor; Pádua, Flávio Luis Cardeal
The great popularity and, specially, the fast Web growth have led to the proposal and analysis of new techniques for helping users to locate effectively the needed information in a satisfactory time, without much difficulty. Traditional crawlers are not capable to identify relevant sub-spaces on Web related to a specific theme; however, focused crawlers are capable to solve, effectively and efficiently, the mentioned problem. Usually, a focused crawler process requires a specific value, called similarity threshold value, for determining whether a crawled Web page is relevant or not according to a topic of interest; such value is distinct for each specific topic. In order to determine automatically such a value for focused crawlers related to a genre-aware approach, we propose three strategies in this work. Our experimental evaluation achieved, as the best result, 100% of precision and 98% of F1, considering a specific crawling process for which it was determined automatically a similarity threshold value: a great result compared with the baseline.
A unified approach to content-based indexing and retrieval of digital videos from television archives.
(2014) Souza, Celso L. de; Pádua, Flávio Luis Cardeal; Nunes, Cristiano Fraga Guimarães; Assis, Guilherme Tavares de; Silva, Giani David
This work addresses the development of a unified approach to content-based indexing and retrieval of digital videos from television archives. The proposed approach has been designed to deal with arbitrary television genres, making it suitable for various applications. To achieve this goal, the main steps of a content-based video retrieval system are addressed in this work, namely: video segmentation, key-frame extraction, content-based video indexing and the video retrieval operation itself. Video segmentation is addressed as a typical TV broadcast structuring problem, which consists in automatically determining the boundaries of each broadcasted program (like movies, news, among others) and inter-program (for instance, commercials). Specifically, to segment the videos, Electronic Program Guide (EPG) metadata is combined with the detection of two special cues, namely, audio cuts (silence) and dark monochrome frames. On the other hand, a color histogram-based approach performs key-frame extraction. Video indexing and retrieval are accomplished by using hashing and k-d tree methods, while visual signatures containing color, shape and texture information are estimated for the key-frames, by using image and frequency domain techniques. Experimental results with the dataset of a multimedia information system especially developed for managing television broadcast archives demonstrate that our approach works efficiently, retrieving videos in 0.16 seconds on average and achieving recall, precision and F1 measure values, as high as 0.76, 0.97 and 0.86 respectively.
WebQui - uma plataforma virtual para ensinar Química de forma interativa, dinâmica e visual.
(2019) Estevão, Isabel Cristina Alves; Santos, Cláudio Gouvêa dos; Souza, Gilmar Pereira de; Santos, Cláudio Gouvêa dos; Assis, Guilherme Tavares de; Reis, Rita de Cássia
O computador e a internet tornaram-se ferramentas de grande importância no cotidiano da sociedade contemporânea. Diante disso, é imprescindível que os professores procurem avaliar e utilizar o potencial educativo desses recursos com o objetivo de formar cidadãos atualizados críticos e autônomos. Um dos maiores desafios da atualidade em relação à internet, no entanto, é conciliar a extensão da informação e a variedade das fontes de acesso com o aprofundamento da sua compreensão em espaços menos rígidos e confinados, pois, atualmente, dispomos de uma quantidade enorme de informações e, com isso, sendo natural, e até esperado, uma certa dificuldade inerente para escolher quais são significativas e integradas com a nossa mente e cotidiano. Este projeto tem como proposta contribuir para a melhoria da qualidade de ensino de Química por meio do desenvolvimento de um piloto de uma plataforma educacional virtual – chamada de WebQui – que visa selecionar e organizar produtos de software, roteiros, simulações e fontes contextuais para suporte ao professor. A WebQui não é apenas uma biblioteca estática de conhecimentos, mas também um espaço de troca de experiências de ensino-aprendizagem entre professores, podendo ser ainda base para consulta de outros interessados, como, por exemplo, alunos. A plataforma está organizada de forma objetiva e ancorada nos três eixos do Conteúdo Básico Comum de Química da rede estadual de ensino de Minas Gerais: Materiais, Modelos e Energia, articulados com as propriedades, a constituição e as transformações dos materiais. As formas de abordagens são focadas nos fenômenos, teorias/modelos explicativos e representações. Os conteúdos da WebQui foram elaborados com prudência e coesão aos conceitos químicos, sendo assim, uma fonte confiável e inovadora que oportuniza a interação entre professores, proporcionando várias possibilidades de abordagem de conteúdos significativos e atraentes para suas aulas de Química. Uma versão inicial da WebQui foi apresentada a um grupo de professores e um roteiro de aula aplicado em uma turma para que se pudesse observar a relevância e a eficiência do projeto como um todo. Diante do resultado satisfatório, dessa experiência, a versão final foi concluída.

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