Ensino da física em cursos de engenharia: percursos colaborativos no ensino superior

A presente investigação insere-se no domínio científico da Didáctica, em particular no da Didáctica da Física no Ensino Superior. Pretende-se, com este trabalho, contribuir para o desenvolvimento do conhecimento Didáctico, nomeadamente sobre o ensino e a aprendizagem da Física no Ensino Superior e, ainda, sobre o trabalho colaborativo entre investigadores em Didáctica e professores da área das Ciências e Engenharias do Ensino Superior. O estudo empírico desenvolvido neste trabalho é constituído por duas partes, designadas por estudo A e estudo B. No estudo A analisa-se o impacto da implementação, em sala de aula, de estratégias de aprendizagem activa num contexto colaborativo entre investigadora e professora. Fá-lo através de um percurso metodológico de investigação-acção, na qual a investigadora actua como consultora. Utilizaram-se diferentes fontes e instrumentos na recolha de informação, nomeadamente notas de campo da investigadora, questionários e entrevistas a estudantes e entrevista à professora colaboradora. Foram implementadas estratégias identificadas na literatura como promotoras de aprendizagem activa dos estudantes, nomeadamente perguntas conceptuais; folhas de dúvidas; feedback; trabalho de grupo com e sem rotação de tarefas; trabalhos para casa e apresentação oral. Os resultados obtidos evidenciam que os estudantes sentiram interesse pela unidade curricular, pois compreenderam a sua utilidade no âmbito do curso que frequentavam, apreciaram positivamente as estratégias implementadas e, segundo a opinião deles, estas contribuíram para a sua aprendizagem. No estudo B procurou-se compreender a colaboração entre investigadores em Didáctica e professores do Ensino Superior, no contexto da Universidade de Aveiro. Este estudo evidenciou que é possível implementar estratégias inovadoras de ensino através de processos de colaboração entre investigadores em Didáctica e professores. Este estudo, de carácter exploratório, foi realizado através de entrevistas aos investigadores e aos professores que com eles colaboraram, procurando melhorar a qualidade das suas práticas de ensino. Através deste estudo chegou-se à conceptualização de uma proposta de Colaboração Disciplinar, uma colaboração entre investigadores em Didáctica e professores do Ensino Superior, em que os investigadores têm formação base nas unidades curriculares onde irão intervir. Esta proposta procura potenciar uma forma de trabalhar problemas complexos, como por exemplo o processo de ensino e aprendizagem, o desenvolvimento profissional dos professores, a articulação entre a investigação em Didáctica e a prática. As principais vantagens identificadas na Colaboração Disciplinar são: a proximidade disciplinar entre o investigador e o professor; a eficácia nas sugestões proporcionadas; o aumento da segurança do professor na implementação das sugestões; o desenvolvimento profissional contextualizado; a aproximação da investigação à prática. Os contributos deste estudo colocam-se a três níveis: ao nível pessoal e profissional da investigadora e da professora colaboradora; ao nível do desenvolvimento de conhecimento na referida área (no caso do primeiro estudo empírico desenvolvido), na medida em que apesar da especificidade do contexto onde o estudo ocorreu – na unidade curricular Elementos de Física do primeiro ano, primeiro semestre de diferentes cursos de Engenharia da Universidade de Aveiro, nos anos lectivos de 2007/08 e 2008/09 – considera-se que este trouxe ensinamentos que, adaptados a outros contextos, podem influenciar outros estudos e práticas; e ao nível do desenvolvimento de conhecimento sobre como dinamizar e potenciar colaborações entre investigadores da área da Didáctica e professores do Ensino Superior.

Piano e funcionalidade: proposta para um modelo generativo

A expressão “Piano Funcional” designa a instrução, em grupo reduzido, em diversas competências funcionais – não incluídas no ensino tradicional europeu, mais orientado para a execução virtuosista. O estudo funcional do piano activa no estudante processos de relacionamento, síntese e generalização sobre diversos aspectos da actividade musical, contribuindo para uma consciência aprofundada da linguagem e alimentando a flexibilidade e autonomia dos educandos. O objectivo do Piano Funcional é o de permitir a aquisição de uma funcionalidade musical plena, através da apropriação e controlo da linguagem musical. O objectivo do presente trabalho é o de propor um Modelo Generativo de Piano Funcional. O modelo generativo proposto parte de um levantamento e análise crítica das dinâmicas que limitam a eficácia do sistema de ensino, nomeadamente: a predominância da descodificação simbólica em detrimento da oralidade e do movimento, o favorecimento do mecanicismo e a valorização excessiva da prática interpretativa. Tais dinâmicas conduzem frequentemente ao sacrifício das competências criativas na formação dos músicos. Propõe-se assim a adopção de um grupo de “novos paradigmas”, tais como: a promoção de valores funcionais; a integração de competências, e a (re)valorização do som, da criatividade, da audição e da sensorialidade como motores das aquisições musicais do aluno. O modelo articula três processos generativos, cada um deles agrupando experiências nos domínios da (i) leitura, (ii) harmonia e (iii) experimentação. O modelo de Piano Funcional é generativo, também, porque promove uma aprendizagem como construção pessoal e criativa. Adicionalmente, realizou-se um trabalho empírico que consistiu na aplicação de conceitos de Piano Funcional na aprendizagem pianística de três sujeitos, ao longo de seis meses. O objectivo deste trabalho empírico foi o de desenvolver actividades que ilustram o âmbito do Piano Funcional e o de aferir a aplicabilidade pedagógica do modelo proposto.

A terapia de grupo na doença oncológica

Existem milhões de sobreviventes de cancro da mama no mundo, em exponencial crescimento. Esta população pode apresentar preocupações relevantes acerca do futuro, depressão, ansiedade, sintomas pós-traumáticos, e comprometimento da qualidade de vida. As intervenções de grupo breves, estruturadas, especialmente as que incluem estratégias cognitivo-comportamentais, têm sido indicadas para esta população. O presente trabalho surge neste contexto, em que os estudos são escassos, especialmente em Portugal. Um conjunto de 5 estudos foi conduzido com o intuito de avaliar a eficácia de dois programas de intervenção de grupo breves e estruturadas de inspiração cognitivo-comportamental, um de tipo psicopedagógico e outro de terapia cognitivo-comportamental, em sobreviventes de cancro da mama. Nos primeiros dois estudos procedeu-se ao estudo das caraterísticas psicométricas de dois instrumentos de avaliação, o Questionário de Formas de Lidar com o Cancro (CCQ) e o Questionário de Saúde do Paciente (PHQ-9).Os dois estudos seguintes referem-se ao desenvolvimento dos programas de intervenção de grupo, acompanhados dos resultados preliminares. No último estudo avaliou-se a eficácia dos dois programas de intervenção na promoção do ajustamento psicossocial de 62 sobreviventes de cancro da mama, num estudo quasi-experimental, com pré e pós-testes e duas avaliações de seguimento (3 e 6 meses após a intervenção). Foram utilizados os seguintes instrumentos de avaliação: o CCQ; o PHQ-9; a Escala de Controlo Emocional (CEC); a Escala de Ansiedade e Depressão Hospitalar (EADH); o questionário de qualidade de vida da Organização Europeia de Investigação e Tratamento de Cancro com o módulo suplementar de cancro da mama (EORTC QLQ-C30 e BR-23); o Inventário Clínico de Autoconceito (ICAC); o Teste de Orientação de Vida - Revisto (TOV-R); o Perfil dos Estados de Humor (POMS); a Subescala de Crescimento Pessoal da Escala de Bem-Estar Psicológico (EBEP); a sub-escala de espiritualidade e o Inventário de estado-traço de ansiedade (STAI). Resultados: As sobreviventes que não tiveram intervenção apresentaram deterioração de dois domínios da qualidade de vida, a função cognitiva e a dor, para além de piores resultados na subescala de vigor. A deterioração dos domínios da qualidade de vida manteve-se aos 3 meses e extendeu-se aos sintomas da mama, o que não se verificou com o vigor. O grupo com intervenção psicoeducativa apresentou melhoria do autoconceito até aos 6 meses. Neste grupo também se observou um aumento do controlo emocional até aos 3 meses. O grupo de terapia cognitivo-comportamental apresentou aumento do estado de ansiedade e diminuição do funcionamento de papel no final da intervenção, diminuição do funcionamento emocional aos 3 meses e aumento na hostilidade e na confusão aos 6 meses. Ambos os grupos com intervenção apresentaram diminuição do traço de ansiedade aos 6 meses. Foram encontradas diversas correlações significativas destes efeitos com variáveis demográficas, clínicas e psicossociais. Conclusão: As intervenções de grupo breves, de inspiração cognitivo-comportamental, mostraram contribuir para a redução do traço de ansiedade a longo prazo e para a manutenção da função cognitiva, da dor, do vigor, e dos sintomas da mama nas sobreviventes. O programa psicopedagógico parece ser mais indicado para as sobreviventes, pelos efeitos no autoconceito, com maior extensão a longo prazo. São referidas implicações para a prática clínica e para a promoção da saúde mental desta população.

Estudo da ansiedade em alunos do ensino superior utilizando o Biofeedback

A ansiedade é reconhecidamente um fator que interfere no sucesso académico tendo implicações ao nível da saúde física e mental dos indivíduos. A literatura tem revelado a necessidade de intervir preventivamente de forma a minimizar a ocorrência de perturbações mais complexas com elevado impacto pessoal e social. Em Portugal são reduzidos os estudos que englobem a intervenção específica na ansiedade em contexto do ensino superior, pelo que o pretendemos com o nosso contributo colmatar uma lacuna especificamente ao nível da avaliação da ansiedade com instrumentos de medida psicofisiológicos. A presente investigação pretende: 1) caracterizar os estudantes quanto aos seus níveis de ansiedade, fatores de stresse e bem-estar e a relação destes com variáveis sociodemográficas e académicas (estudo tipo transversal); 2) avaliar a eficácia da intervenção na gestão da ansiedade, com programa de Biofeedback (BFB) e comparar com a Terapia Cognitivo Comportamental - TCC (Estudo do tipo quasi-experimental); 3) estudar e avaliar a intervenção específica com BFB. A amostra global envolveu 310 estudantes do 1º ano de áreas de saúde repartidos por três estudos. Os instrumentos utilizados foram o State Trait Anxiety Inventory (STAI), o Inventário de Stresse nos Estudantes Universitários (ISEU) e o Teste de Orientação de Vida (LOT, de Life Orientation Test), Patient’s Health Questionnaire (PHQ-9) e os Termómetros Emocionais (TE). Como instrumento de avaliação das variáveis psicofisiológicas foi usado o Biofeedback 2000x-pert. No primeiro estudo foi feita a caracterização dos níveis de ansiedade, de stresse e de bem-estar dos estudantes do primeiro ano da Escola Superior de Saúde da Universidade de Aveiro, os quais identificaram níveis elevados de ansiedade e de stress. O segundo estudo, a partir dos elementos encontrados no primeiro, incluiu uma intervenção comparativa entre o BFB e a TCC na gestão da ansiedade. No terceiro estudo, focalizado na avaliação da eficácia do Biofeedback, os resultados mostraram que o BFB é particularmente eficaz na redução desses níveis nos estudantes com níveis elevados de ansiedade e stresse. As conclusões desta investigação sugerem que o BFB apresenta possibilidades interessantes para ser utilizado num programa de redução do stresse e da ansiedade em estudantes do ES. São referidas implicações para o futuro, estratégias de intervenção que permitam potenciar o desempenho académico dos estudantes.

Contributos para a eficácia do clustering usando o tagging social

Nos últimos anos temos vindo a assistir a uma mudança na forma como a informação é disponibilizada online. O surgimento da web para todos possibilitou a fácil edição, disponibilização e partilha da informação gerando um considerável aumento da mesma. Rapidamente surgiram sistemas que permitem a coleção e partilha dessa informação, que para além de possibilitarem a coleção dos recursos também permitem que os utilizadores a descrevam utilizando tags ou comentários. A organização automática dessa informação é um dos maiores desafios no contexto da web atual. Apesar de existirem vários algoritmos de clustering, o compromisso entre a eficácia (formação de grupos que fazem sentido) e a eficiência (execução em tempo aceitável) é difícil de encontrar. Neste sentido, esta investigação tem por problemática aferir se um sistema de agrupamento automático de documentos, melhora a sua eficácia quando se integra um sistema de classificação social. Analisámos e discutimos dois métodos baseados no algoritmo k-means para o clustering de documentos e que possibilitam a integração do tagging social nesse processo. O primeiro permite a integração das tags diretamente no Vector Space Model e o segundo propõe a integração das tags para a seleção das sementes iniciais. O primeiro método permite que as tags sejam pesadas em função da sua ocorrência no documento através do parâmetro Social Slider. Este método foi criado tendo por base um modelo de predição que sugere que, quando se utiliza a similaridade dos cossenos, documentos que partilham tags ficam mais próximos enquanto que, no caso de não partilharem, ficam mais distantes. O segundo método deu origem a um algoritmo que denominamos k-C. Este para além de permitir a seleção inicial das sementes através de uma rede de tags também altera a forma como os novos centróides em cada iteração são calculados. A alteração ao cálculo dos centróides teve em consideração uma reflexão sobre a utilização da distância euclidiana e similaridade dos cossenos no algoritmo de clustering k-means. No contexto da avaliação dos algoritmos foram propostos dois algoritmos, o algoritmo da “Ground truth automática” e o algoritmo MCI. O primeiro permite a deteção da estrutura dos dados, caso seja desconhecida, e o segundo é uma medida de avaliação interna baseada na similaridade dos cossenos entre o documento mais próximo de cada documento. A análise de resultados preliminares sugere que a utilização do primeiro método de integração das tags no VSM tem mais impacto no algoritmo k-means do que no algoritmo k-C. Além disso, os resultados obtidos evidenciam que não existe correlação entre a escolha do parâmetro SS e a qualidade dos clusters. Neste sentido, os restantes testes foram conduzidos utilizando apenas o algoritmo k-C (sem integração de tags no VSM), sendo que os resultados obtidos indicam que a utilização deste algoritmo tende a gerar clusters mais eficazes.

Dependable wireless real-time communications for open environments

Wireless communication technologies have become widely adopted, appearing in heterogeneous applications ranging from tracking victims, responders and equipments in disaster scenarios to machine health monitoring in networked manufacturing systems. Very often, applications demand a strictly bounded timing response, which, in distributed systems, is generally highly dependent on the performance of the underlying communication technology. These systems are said to have real-time timeliness requirements since data communication must be conducted within predefined temporal bounds, whose unfulfillment may compromise the correct behavior of the system and cause economic losses or endanger human lives. The potential adoption of wireless technologies for an increasingly broad range of application scenarios has made the operational requirements more complex and heterogeneous than before for wired technologies. On par with this trend, there is an increasing demand for the provision of cost-effective distributed systems with improved deployment, maintenance and adaptation features. These systems tend to require operational flexibility, which can only be ensured if the underlying communication technology provides both time and event triggered data transmission services while supporting on-line, on-the-fly parameter modification. Generally, wireless enabled applications have deployment requirements that can only be addressed through the use of batteries and/or energy harvesting mechanisms for power supply. These applications usually have stringent autonomy requirements and demand a small form factor, which hinders the use of large batteries. As the communication support may represent a significant part of the energy requirements of a station, the use of power-hungry technologies is not adequate. Hence, in such applications, low-range technologies have been widely adopted. In fact, although low range technologies provide smaller data rates, they spend just a fraction of the energy of their higher-power counterparts. The timeliness requirements of data communications, in general, can be met by ensuring the availability of the medium for any station initiating a transmission. In controlled (close) environments this can be guaranteed, as there is a strict regulation of which stations are installed in the area and for which purpose. Nevertheless, in open environments, this is hard to control because no a priori abstract knowledge is available of which stations and technologies may contend for the medium at any given instant. Hence, the support of wireless real-time communications in unmanaged scenarios is a highly challenging task. Wireless low-power technologies have been the focus of a large research effort, for example, in the Wireless Sensor Network domain. Although bringing extended autonomy to battery powered stations, such technologies are known to be negatively influenced by similar technologies contending for the medium and, especially, by technologies using higher power transmissions over the same frequency bands. A frequency band that is becoming increasingly crowded with competing technologies is the 2.4 GHz Industrial, Scientific and Medical band, encompassing, for example, Bluetooth and ZigBee, two lowpower communication standards which are the base of several real-time protocols. Although these technologies employ mechanisms to improve their coexistence, they are still vulnerable to transmissions from uncoordinated stations with similar technologies or to higher power technologies such as Wi- Fi, which hinders the support of wireless dependable real-time communications in open environments. The Wireless Flexible Time-Triggered Protocol (WFTT) is a master/multi-slave protocol that builds on the flexibility and timeliness provided by the FTT paradigm and on the deterministic medium capture and maintenance provided by the bandjacking technique. This dissertation presents the WFTT protocol and argues that it allows supporting wireless real-time communication services with high dependability requirements in open environments where multiple contention-based technologies may dispute the medium access. Besides, it claims that it is feasible to provide flexible and timely wireless communications at the same time in open environments. The WFTT protocol was inspired on the FTT paradigm, from which higher layer services such as, for example, admission control has been ported. After realizing that bandjacking was an effective technique to ensure the medium access and maintenance in open environments crowded with contention-based communication technologies, it was recognized that the mechanism could be used to devise a wireless medium access protocol that could bring the features offered by the FTT paradigm to the wireless domain. The performance of the WFTT protocol is reported in this dissertation with a description of the implemented devices, the test-bed and a discussion of the obtained results.