Ensino da Electrónica no contexto da Sustentabilidade

O ensino superior em geral, e o da eletrónica em particular, encontra-se presentemente numa situação muito diferente da que teve lugar no passado. No passado, a tecnologia teve por objectivo melhorar as condições de vida, de modo razoavelmente independente da respetiva sustentabilidade. Estes desenvolvimentos têm implicações ao nível ambiental, passando a ser frequentemente referido, não o desenvolvimento per se, mas o Desenvolvimento Sustentável. O projeto de unidades funcionais (e.g.,carros, casas, fábricas) deixa de ser feito em layers independentes para darem lugar projetos integrados e multidisciplinares. Depois de esgotadas as soluções passivas, é necessário passar para as soluções ativa. Os sistemas que tradicionalmente funcionavam em malha aberta (e.g., iluminação) devem agora funcionar malha fechada. Com efeito, os sistemas são mais sustentáveis em resultado de introdução massiva de eletrónica e tecnologias de informação. Assim, a eletrónica é hoje vista não apenas como um meio de aumentar o nosso conforto como um incontornável aliado para o Desenvolvimento Sustentável. A presente comunicação procura fazer uma contextualização da importância do ensino da electrónica e apresenta alguns resultados de experiência de ensino.

Prof. Carlos Felgueiras recebeu o seu diploma de licenciatura (B.S.) e de doutoramento (Ph.D.) em engenharia eletrotécnica e de computadores pela Faculdade de Engenharia do Porto, Porto, Portugal, em 1987 e 2008, respetivamente. Iniciou a sua atividade profissional em 1987 como projetista de sistemas elétricos de automação. Mais tarde foi convidado para supervisionar um laboratório de teste para, de acordo com normas europeias, verificar conformidades termoelétricas em eletrodomésticos. Em 1994 iniciou a sua atividade docente como Professor Assistente e mais tarde como Professor Adjunto e investigador no Departamento de Engenharia Eletrotécnica (DEE) no Politécnico do Porto (P.Porto), Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), Porto, Portugal. Atualmente os seus interesses em investigação concentram-se no teste e verificação de sinais mistos, experimentação remota em contexto do ensino eletrónico à distância (e-learning), em fontes de energias renováveis e em edifícios inteligentes. O Prof. Carlos Felgueiras é atualmente membro da associação Portuguesa de Engenheiros e do consórcio GOLC (Global Online Laboratory Consortium). Publicou cerca de 90 artigos científicos e participa em vários comités científicos de conferencias nacionais e internacionais. (email: mcf_at_isep.ipp.pt)

Utilização de Laboratórios Remotos no Ensino e Aprendizagem de Electrónica

A experimentação remota está incluída no domínio do ensino tecnológico melhorado, denominado na terminologia inglesa por Technology-Enhanced Learning (TEL), sendo por isso atualmente considerada relevante em instituições educacionais. Esta palestra inicia-se por explicar o que é e o que não é um laboratório remoto e as respetivas implicações que este debate origina. Após classificar os diferentes tipos de experiências remotas, a sua utilização numa sala de aula será descrita ao detalhe, em particular nas áreas da eletrónica, controlo e telecomunicações. O principal propósito é explicar como é que as experiencias remotas se enquadram no plano de uma aula, e o impacto educacional que estas têm no processo de aprendizagem dos alunos. Serão apresentados um conjunto de exemplos para demonstrar como se deve desenhar um laboratório remoto para experiências na área da eletrónica, i.e.. qual o equipamento a utilizar e as arquiteturas necessárias para a sua implementação. A palestra finalizar-se-á com uma apresentação de projetos em desenvolvimento, com as atuais e futuras tendências da experimentação remota, e com uma apresentação dos grupos de investigação atualmente ativos na área. No ano 2020 completa-se o 25º aniversário do tema da experimentação remota, tratando-se por isso de um bom momento para revisitar todo o seu trajeto na área do ensino.

Prof. Javier Garcia Zubia leciona na Universidade de Deusto, Bilbau, (Espanha), há mais de 30 anos. Desde 2011 tem a categoria de professor catedrático na faculdade de engenharia. Os seus interesses no ensino concentram-se na área dos sistemas digitais, incluindo a eletrónica digital, FPGAs e SoCs. Na área da investigação os seus interesses concentram-se em dois domínios: experimentação remota e no desenho de sistemas digitais avançados. Autor de centenas de artigos, tendo um Wos h-índex=13 e um GoodleScholar h-index=37, foi coeditor de 3 livros sobre experimentação remota e participou em vários projetos de I&D financiados pelo governo regional, governo espanhol, programa ERASMUS +, FP7, H2020, NSF, entre outros. A base deste trabalho intensivo permitiu que seja atualmente reconhecido internacionalmente, comprovado pelas várias palestras realizadas e pela distinção com vários prémios. Atualmente é membro de vários conselhos editoriais e comités de programa em eventos científicos. É ainda membro sénior do IEEE. (email: zubia_at_deusto.es)

Integração de FPGAs no ambiente de simulação Deeds

De acordo com a nossa experiência no ensino, a verificação real de desenhos de circuitos digitais aconselha a utilização de FPGAs logo nos primeiros anos. Os alunos demonstram um maior interesse nos tópicos lecionados se puderem verificar os circuitos estudados numa plataforma real. A abordagem tradicional, em que se usavam bread-boards para montagem dos circuitos, tem sido substituída pela descrição desses circuitos utilizando linguagens de descrição de hardware, tradicionalmente denominadas por HDL (High Description Languages). No entanto, somos críticos sobre essa abordagem, i.e., sobre a utilização de HDL para descrever esses circuitos logo nos primeiros anos, na medida em que exigirá aos alunos um conhecimento considerável em HDL. Neste contexto, a nossa ferramenta Deeds (Digital Electronics Education and Design Suite) permite configurar FPGAs para através de esquemáticos-base de circuitos digitais, sem a necessidade de os descrever através de HDL, o que no nosso ponto de vista é mais compatível com os alunos dos primeiros anos. O Deeds integra a configuração de FPGAs e o respetivo teste dos circuitos configurados, tornando o seu desenho e a programação de microprocessadores demonstrável através de algumas cartas com FPGAs. A utilização de tutoriais e projetos demonstrativos para flexibilizar o auto-ensino abre várias possibilidades para a realização das tradicionais experiencias na área do desenho de circuitos de sistemas digitais, e introduz as competências-base para que de futuro os alunos possam descrever os circuitos através de HDL. O Deeds foi desenvolvido na DITEN, Universidade de Génova, e é composto por um conjunto de simuladores e uma grande coleção de material de ensino, cobrindo redes de circuitos lógicos e sequenciais, o desenho de máquinas de estado, interfaces e programação de microcomputadores. Deeds website: https://www.digitalelectronicsdeeds.com/index.html

Prof. Giuliano Donzellini recebeu em 1980 o diploma Laurea na área da engenharia eletrónica pela universidade de Génova. Após alguns anos como projetista de sistemas eletrónicos na empresa denominada Marconi, em Génova, em 1983 assumiu o cargo de professor assistente no departamento de biofísica e engenharia eletrónica na universidade de Génova. Trabalhou nas áreas de medidas automáticas, análise de imagem, sistemas de controlo de processos, sistemas PLL (phase-locked loop) e em sistemas de topografia espeleológica de sobrevivência. Atualmente o seu trabalho está direcionado para o desenvolvimento de ferramentas de simulação, em particular para sistemas eletrónicos direcionados para a ferramenta Deeds (Digital Electronics Education and Design Suite) que utiliza na sua atividade como professor. Contribuiu ainda com a sua experiência para diversos projetos europeus e é autor e co-autor de diversos artigos de investigação, sendo o mais recente o livro denominado “Introduction to Digital Systems Design” (Springer, 2019). (email: giuliano.donzellini_at_unige.it)