eletrocardiógrafo com computação móvel como...
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ELETROCARDIGRAFO COM COMPUTAO MVEL
COMO FERRAMENTA DIDTICA NA GRADUAO EM
ENGENHARIA ELETRNICA E DE COMPUTAO
Ari Magagnin Jnior 1 ari.magagnin@gmail.com
Joo H. C. Simas 2,3
jhcecato@gmail.com
Lourenco R. Malucelli Neto 1,4
lourencomalucelli@gmail.com
Douglas R. Jakubiak 2 jakubiak@utfpr.edu.br
Vicente Machado Neto 1, 2
vikmachado@gmail.com
Miguel A. Sovierzoski 1,2
miguelaso@utfpr.edu.br
1
Programa de Ps-Graduao em Engenharia Biomdica (PPGEB) 2
Departamento Acadmico de Eletrnica (DAELN-CT) 3
Departamento Acadmico de Computao (DAINF-CT)
Universidade Tecnolgica Federal do Paran (UTFPR)
Av. Sete de Setembro, 3165
80230-901 Curitiba-PR
4
Universidade Tuiuti do Paran (UTP)
Rua Sydnei A. Rangel Santos, 238
82010-330 Curitiba-PR
Resumo: Os avanos no conhecimento aliado as tecnologias da internet, facilitando e modificando a forma de acesso as informaes, tm alterado o processo de ensino-
aprendizagem na academia. O modelo tradicional de ensino, com disciplinas contidas em um
formato de sala de aula, sem uma viso ao redor e sem interligaes com outras disciplinas
ou reas de conhecimento no estimulam a maioria dos estudantes ao aprendizado.
Experincias com projetos integradores e trabalhos de concluso de curso convergem para
uma maior interao do estudante com as atividades acadmicas e com as disciplinas do
curso, tanto que se tornaram atividades obrigatrias nos cursos de graduao. Este artigo
apresenta uma verso didtica de um equipamento comercial como uma ferramenta
desenvolvida para estudantes de graduao em Engenharia Eletrnica, em Engenharia de
Computao, e cursos afins. O objetivo integrar diversas reas de conhecimentos
abordadas em diferentes disciplinas profissionalizantes gerais e especficas, permitindo que o
estudante interaja com o projeto, analise, avalie e teste as suas solues de projeto ou
implementaes. O eletrocardigrafo didtico com computao mvel permite interagir com
estudantes cursando disciplinas desde eletrnica bsica, passando por circuitos analgicos,
sistemas digitais, sistemas operacionais, processamento digital de sinais em tempo real,
comunicaes sem fio e computao mvel. apresentada a descrio do sistema para ter a
abrangncia multidisciplinar e so discutidos alguns resultados preliminares.
Palavras-chave: Eletrocardigrafo didtico, Computao mvel, Ensino-aprendizagem,
Integrao de reas de conhecimento
1. INTRODUO
Nos cursos de graduao em engenharia h o paradigma da contnua expanso do
conhecimento cientfico e do aparecimento de novas tecnologias. Apesar das matrias de
formao bsica sofrerem pouca alterao ao longo dos anos, as matrias de formao
profissional geral e formao profissional especfica esto sujeitas a uma constante insero
de novas tecnologias e a obsolescncia de outras.
Para manter o currculo atualizado so necessrias adequaes constantes nos projetos
pedaggicos dos cursos. Outras diretivas tambm norteiam e impem limites neste trabalho,
destacando-se o tempo para titulao e a carga horria semestral ou anual do curso. No outro
lado encontra-se o estudante que, acostumado com a velocidade do mundo globalizado, se
desmotiva com facilidade e evade-se dos cursos de graduao. Nesse contexto, necessrio o
uso de solues didticas inovadoras para que os estudantes absorvam mais conhecimento
formativo com menos aulas. Para que o estudante consiga motivar-se, aprender, interagir de
maneira adequada com o contedo e amadurecer sua postura profissional, necessrio que
tais solues didticas estejam inseridas neste contexto tecnolgico de rpida evoluo. Os
projetos pedaggicos dos cursos descrevem a conexo entre as disciplinas, mas quando se
trata das matrias de formao profissional geral e formao profissional especfica, no
motivador para o estudante manter-se focado em uma s disciplina sem que possa
compreender de forma emprica a conexo desta disciplina com as demais disciplinas da
matriz curricular. Para aumentar a motivao do estudante, necessrio abordar aplicaes
reais do conhecimento explanado em sala de aula. Se possvel, o prprio estudante deve
desenvolver trabalhos prticos utilizando estes conhecimentos, melhorando em todos os
aspectos caractersticas tcitas e no tcitas da sua formao. Todas estas discusses de
contexto sempre estiveram e continuam na pauta das reunies da Comisso Curricular
Permanente (CCP), atualmente denominada de Ncleo Docente Estruturante (NDE) do curso.
Esse trabalho apresenta uma soluo didtica de um equipamento mdico-hospitalar, no
caso um eletrocardigrafo porttil com computao mvel, que objetiva integrar vrias reas
do conhecimento abordadas em diversas disciplinas nas engenharias, principalmente na
Engenharia Eletrnica e na Engenharia de Computao.
2. MOTIVAO
Projetos isolados a uma disciplina ou projetos envolvendo um pequeno conjunto de
disciplinas surgem naturalmente entre os professores, representando um projeto disciplinar,
ou um projeto integrador, fazendo uso de problemas maiores e mais complexos que exigem
mltiplas habilidades dos estudantes.
A motivao para esse trabalho est relacionada com a integrao de diversas reas de
conhecimento para estimular o ensino multidisciplinar envolvendo principalmente a
engenharia eltrica, a engenharia de computao e a engenharia biomdica.
Neste escopo foi desenvolvido de forma didtica o eletrocardigrafo porttil com
computao mvel, para que diversas reas de conhecimento e tecnologias interajam com
disciplinas profissionalizantes ao longo da formao do discente. Objetiva-se manter a
motivao do estudante com o reconhecimento e a aplicao dos conhecimentos adquiridos e
trabalhos desenvolvidos no contexto do projeto, permitindo a anlise das solues
implementadas, o desenvolvimento e testes de novas solues e a aplicao de novas
tecnologias. Foram utilizadas premissas no desenvolvimento do projeto possibilitando que o
estudante interaja com a ferramenta em diversos nveis de abstrao:
Nvel de circuitos e solues tecnolgicas. O eletrocardigrafo foi projetado para o estudante interagir com os circuitos, podendo monitorar sinais internos aos circuitos,
adicionar e testar os seus circuitos. Novas solues podem ser ensaiadas pelo
estudante e agregadas ao sistema;
Nvel de protocolos. Os protocolos de comunicao so simples de analisar e podem ser alterados ou modificados gerando novas verses do sistema;
Nvel de aplicativos. O estudante pode interagir com o sistema e desenvolver os seus estudos e trabalhos alterando o aplicativo ou desenvolvendo o seu aplicativo,
utilizando as mesmas ferramentas ou outras ferramentas;
Nvel de sistema. O estudante obtm a viso geral do sistema e se necessrio a viso e o detalhe das partes, interagindo com os circuitos, com os protocolos, com as rotinas,
permitindo uma maior interao com o eletrocardigrafo didtico e com as tecnologias
envolvidas.
Como citado, o objetivo do trabalho integrar o contedo de diversas disciplinas de
diferentes reas de conhecimento atravs de uma aplicao real, porm, adaptada para as
necessidades acadmicas, de forma que os estudantes interajam em diversos nveis com o
projeto, sem desviar o foco principal das disciplinas.
No contexto do projeto do eletrocardigrafo didtico so necessrios conhecimentos de
diversas reas, destacando-se: condicionamento de sinal, circuitos com amplificadores
operacionais, projeto de circuitos analgicos (BOYLESTAD e NASHELSKY, 2004), rudo
em circuitos, sistemas, teoria de filtros ativos (PERTENCE JNIOR, 2012), converso
analgica-digital, microcontroladores (NICOLOSI, 2000), perifricos inteligentes, sistemas
digitais (TOCCI, 2011), sistemas operacionais (SILBERSCHATZ, 2012), sistemas
embarcados, sistemas em tempo real (SHAW, 2001), armazenamento de dados,
processamento digital de sinais, tcnicas de filtragem digital (PROAKIS e MANOLAKIS,
2007), interfaces de comunicao, desenvolvimento de protocolos, protocolos de
comunicao, protocolos de comunicao sem fio (TANENBAUM, 2003), segurana de
informao (STAMP, 2011), programao estruturada, programao orientada a objetos
(DEITEL, 2010), programao orientada a eventos (SEIXAS FILHO e SZUSTER, 2003),
interface humano-computador, design de interfaces, tecnologias em internet, aplicaes em
dispositivos mveis. Outras reas de conhecimento, mais focadas em engenharia biomdica
contemplam instrumentao biomdica com sistemas de transduo (WEBSTER, 2010),
normas de segurana em equipamentos biomdicos (ABNT, 1997a, 1997b) e fisiologia
humana com a gerao de potenciais bioeltricos (GUYTON e HALL, 2006).
3. DESCRIO DO ELETROCARDIGRAFO DIDTICO
A viso geral do sistema didtico de eletrocardiografia com computao mvel
apresentada pela Figura 1, onde um voluntrio ou um simulador de sinal de ECG conectado
no eletrocardigrafo. Este efetua as conformaes no sinal de ECG, as adequaes de nveis
de tenso, o processo de amostragem e digitalizao do sinal e envia o sinal digitalizado para
um computador atravs do mdulo de comunicao sem fio. O computador transmite o sinal
para o servidor web que responsvel por gravar o sinal no banco de dados e disponibiliz-
los para os hosts conectados via navegador web. Os hosts podem ser computadores, tablets ou
smartphones dos prp