Jogos digitais no ensino e aprendizagem da matemática: efeitos sobre a motivação e o desempenho dos alunos

Esta investigação visa conhecer e analisar o papel da utilização de jogos digitais, como recurso didáctico, na aula de Matemática e os benefícios que pode trazer para a motivação, interesse, aquisição de conceitos e desenvolvimento de competências dos alunos e, por consequência, para os seus resultados escolares. A utilização de quatro jogos digitais, como recursos didácticos foi posta em prática em sala de aula ao longo de uma intervenção pedagógica, que decorreu entre Janeiro e Junho de 2009/2010, numa turma do 8.º ano do ensino básico. Um dos quatro jogos foi criado por mim, deliberadamente para este estudo, tendo em conta as características dos alunos. Foram definidas as seguintes questões de investigação que orientaram o desenvolvimento do estudo: 1) O recurso aos jogos digitais é um factor de motivação e interesse dos alunos pela disciplina de Matemática? Porquê? 2) O jogo digital, utilizado como estratégia didáctica, permite a aquisição e compreensão de conceitos e o desenvolvimento de competências matemáticas? Como? 3) Trabalhar com jogos digitais na sala de aula tem influência nos resultados escolares dos alunos, nomeadamente nos testes de avaliação? Em que sentido? O quadro teórico discute e analisa em profundidade a utilização do jogo em contexto educativo. A sua organização compreende duas partes: as potencialidades da introdução do jogo no ensino e aprendizagem da Matemática e as características presentes nos jogos digitais, com ênfase na sua vertente educativa, em geral, e no seu interesse para a disciplina de Matemática, em particular. Neste estudo adoptei uma abordagem metodológica mista, centrada na análise de dados recolhidos através de observação participante, aplicação de quatro questionários a toda a turma, entrevistas a alunos, relatórios produzidos pelos alunos sobre a actividade realizada durante os jogos e resultados de testes escritos de avaliação que incidiram sobre tópicos envolvidos nos jogos utilizados. Os resultados da investigação evidenciam que os jogos digitais são aliciantes, motivadores e interessantes para os alunos e têm um efeito positivo na aprendizagem e nos resultados escolares dos alunos. Contribuem para um aumento da confiança dos alunos relativamente à sua capacidade de aprender Matemática e do seu empenho na disciplina. Os jogos digitais revelam-se úteis para a aprendizagem de conceitos matemáticos, em particular, porque favorecem uma melhor compreensão dos mesmos.

Negociação de significados no 1.º ano de escolaridade: conceitos e processos matemáticos

Este artigo discute o papel da negociação de significados na definição de conceitos e processos matemáticos em aulas do 1.º ano de escolaridade do 1.º ciclo do ensino básico. Os dados foram recolhidos por mim, por vídeo gravação, em aulas do 1.º ano de escolaridade de dois professores com habilitação profissional para a docência no 1.º e 2.º ciclos do ensino básico, na variante matemática/ciências da natureza. A análise de dados assume uma orientação interpretativa da ação e significação da prática profissional dos professores. Os resultados apontam para a importância da partilha e negociação de significados matemáticos no desenvolvimento de conceitos e processos matemáticos na aprendizagem da desenvolvimento de conceitos e processos matemáticos na aprendizagem da matemática e para o aprofundamento da formação matemática dos professores do ensino básico.

Atitudes e emoções de alunos do 4º ano perante desafios matemáticos

Neste estudo, procuro compreender quais as atitudes e emoções de alunos do 4.º ano do ensino básico na resolução de desafios matemáticos, num ambiente extra-curricular. Para focar o problema de investigação, formulei as seguintes questões: i) Quais as atitudes de alunos do 4.º ano perante desafios matemáticos fora do contexto de sala de aula?; ii) Que tipo de emoções manifestam os alunos no âmbito ‘não escolar’?; iii) Que tipo de interacções se desenvolvem neste ambiente? e iv) Qual a relação entre estas interacções e as atitudes e emoções dos alunos fora da sala de aula? O quadro teórico ressalta a importância de considerarmos o domínio afectivo nas relações dos alunos com a Matemática e, consequentemente, no seu desempenho escolar. Mostra a complexidade de se atingir um consenso na definição de conceitos, na determinação dos conceitos a ter em conta e das fronteiras que os separem. Por último, esclareço o que entendo por atitude, emoção e desafio matemático. A experiência educacional desenvolveu-se uma vez por semana durante aproximadamente uma hora em horário extra-curricular, entre os meses de Outubro e Fevereiro de 2008/2009. Foram trabalhados treze desafios matemáticos, num total de dezassete sessões, com treze alunos voluntários do 4.º ano de escolaridade. Optei por uma metodologia de estudo de caso, dentro do paradigma de investigação qualitativa. A recolha de dados foi feita através de uma entrevista, dois questionários, observação participante e gravação áudio das sessões e registo das emoções expressas pelos alunos. Da análise dos dados, concluí que a principal preocupação dos alunos não foi apenas solucionar cada desafio, mas sim resolvê-lo no menor tempo possível, mostrando-se os participantes bastante competitivos entre si. O contentamento e o fascínio surgiram, na maioria dos casos, associados a emoções que viveram no meio e no fim da actividade. Os alunos mostraram-se empolgados quando lhes foram apresentados novos desafios e desanimados quando tinham de dar continuidade a uma tarefa já iniciada e para a qual ainda não tinham obtido êxito. Sentiram uma certa frustração quando falharam e alguns revelaram-se pouco autónomos e pouco confiantes. As emoções, tal como foram declaradas pelos alunos, não parecem traduzir fielmente as suas dificuldades, pelo contrário, sugerem um certo agrado dos alunos por definir livremente estratégias, testá-las e tirar conclusões.

Modelação ecológica no estuário do Sado

Os modelos matemáticos são ferramentas poderosas para avaliar o impacto humano em sistemas costeiros e estuarinos de estrutura complexa. Neste artigo utiliza-se um sistema de modelos matemáticos para simular o comportamento hidrodinâmico e biológico do estuário do Sado. Estudos experimentais de análise da evolução da biomassa de fitoplâncton durante os últimos 10 anos indicam que o ecossistema se encontra numa situação relarivamente estável, exibindo pouca tendência para a eutrofização (Cabeçadas, 1993). Neste Artigo procura-se caracterizar o estado trófico do sistema, confirmar as conclusões obtidas experimentalmente e interpretar os processos que ocorrem na região do estuário.

Métodos dos momentos

Os métodos utilizados na resolução de problemas, nos vários ramos da Engenharia ou ciências aplicadas, baseiam-se, actualmente, em uma de duas categorias: métodos analíticos e métodos numéricos. É preferível a utilização dos métodos analíticos, na resolução de equações ou outros modelos matemáticos, sempre que possível, uma vez que formamões gerais em vez de particularizadas, para além de uma maior informação.

Aplicação de algoritmos genéticos na optimização de secções de vigas de betão armado

A generalidade dos problemas de ordem prática no domínio do dimensionamento das estruturas incluem variáveis discretas. Os métodos matemáticos tradicionais apresentam dificuldades na procura dos óptimos globais em problemas não lineares discretos. Os algoritmos genéticos constituem uma heurística eficaz na optimização de sistemas estruturais que envolvem variáveis discretas e contínuas. No presente trabalho, descreve-se uma metodologia que visa a optimização da forma geométrica da secção, do dimensionamento e colocação das armaduras em vigas de betão armado, com recurso a algoritmos genéticos. Apresenta-se um exemplo de aplicação da metodologia proposta.

Modelação do impacte produzido pelo aumento de nutrientes na produção primária do estuário do Sado

Os modelos matemáticos são ferramentas poderosas para avaliar o impacto humano em sistemas costeiros e estuarinos de estrutura complexa. Neste artigo utiliza-se um sistema de modelos para caracterizar o estado trófico do estuário do Sado e para prever a sua evolução baseada em diferentes cenários de intervenção humana. Analisa-se em pormenor o efeito do aumento de nutrientes introduzidos no estuário através do rio. Este estudo permite tirar conclusões sobre o impacte que esse aumento terá sobre o estuário. O sistema de modelação é composto por um modelo hidrodinâmico tridimensional às equações primitivas e modelos de transporte acoplados a modelos de transporte de sedimentos, modelos de qualidade da água e modelos ecológicos. O modelo hidrodinâmico encontra-se calibrado e validado para o sistema. Utilizam-se dados de campo de nutrientes e de fitoplâncton para comparação com os resultados do modelo. Analisam-se as características do sistema e efectua-se uma análise de sensibilidade do comportamento biológico do estuário face ao aumento da carga de nutrientes. As conclusões principais são: Confirmação da adequabilidade da metodologia utilizada para a simulação da situação actual do estuário; Pequena sensibilidade do estuário a aumentos moderados da carga de nutrientes; Sensibilidade moderada do estuário para elevadas cargas de nutrientes.

Compreensão e interpretação em matemática: dificuldades de alunos do 9º ano na resolução de problemas

Dissertação mest., Matemática, Universidade do Algarve, 2009

Operacionalização do currículo de expressão dramática no 1º Ciclo do Ensino Básico: uma proposta de intervenção pedagógica

Dissertação mest., Educação Artística - Teatro e Educação, Universidade do Algarve, 2007

Modelação hidrodinâmica e da qualidade da água da albufeira de Alqueva

Dissertação mest., Gestão e Conservação da Natureza, Universidade do Algarve, 2008

Modelação e simulação nas lagoas de Quiaios

Tese de dout., Ciências e Tecnologias do Ambiente (Modelação Ambiental), Univ. do Algarve, 1999

A tomada de decisão e o envolvimento no jogo em doentes com Parkinson

Os processos de tomada de decisão na doença de Parkinson (DP) têm sido cada vez mais investigados nos últimos anos e têm estado associados à presença de perturbações de controlo de impulsos, nomeadamente o jogo patológico. De acordo com a literatura estas alterações comportamentais têm estado relacionadas a uma desregulação dopaminérgica nos circuitos ventromediais do córtex pré-frontal. O objetivo deste trabalho consistiu em compreender se os DP têm défices na tomada de decisão comparativamente ao grupo de controlo, estando associado a um risco acrescido destes doentes poderem tornar-se jogadores patológicos. Foram comparados 20 sujeitos com DP e sem demência e 20 indivíduos saudáveis sem doença neurológica, em tarefas de tomada de decisão (Iowa Gambling Task), risco de jogo patológico (South Oak Gambling Screen) e níveis de impulsividade (Barratt Impulsiveness Scale-11). Os resultados revelaram uma diminuição do desempenho na prova de tomada de decisão por parte dos DP e níveis de impulsividade ligeiramente superiores ao do grupo de controlo, particularmente da impulsividade não-planeada. Contudo não foram encontradas diferenças significativas entre grupos quanto ao risco de jogo patológico. De um modo geral, os DP têm dificuldade na tomada de decisão que poderá ser causada por uma disfunção no processamento do feedback emocional da recompensa e/ou punição. No entanto, não demonstraram um risco adicional em adotar condutas aditivas pelo jogo.

Rastreamento de jogadores de futebol tendo em vista a análise de modelos de jogo

As atuais exigências do elevado nível de rendimento, num jogo de futebol, tornam imperativo o recurso a novas tecnologias de observação e análise. Nesta dissertação é apresentada uma aplicação, com o objetivo de recolher todas as informações necessárias do vídeo, para efetuar a análise do modelo de jogo de ambas as equipas, em que a análise não faz parte deste trabalho. Disponibilizando ao treinador toda a informação específica sobre o desempenho da equipa e do modelo de jogo usado. A aplicação foi desenvolvida levando em consideração as rotações e inclinações que poderiam afetar as câmaras aquando da aquisição das imagens (vídeos), e também que na maioria das situações apenas parte do campo estaria visível, assim como poderiam existir ampliações. A aplicação é constituída por cinco grandes passos: (a) Deteção da zona do recinto de jogo, baseada na segmentação pela cor, usando para tal uma restrição ao espaço de cor HSV, remoção de regiões insignificantes exteriores ao recinto de jogo e a correção da zona limite deste pelos seus contornos. A segmentação dos jogadores (b), tendo por base o sub-efeito do passo anterior, a existência de buracos no campo na posição dos jogadores, e seu refinamento pela aplicação de filtros morfológicos. A atribuição do jogador a um número e equipa (c), baseada no espaço delimitado pelo jogador, média da cor em HSV deste e restrições da equipa. O rastreamento do jogador (d), baseado em simples fatores de posicionamento e por fim (e) análise do jogo, baseada no rastreamento do jogador, da relação posicional deste com os restantes jogadores, e sectores da equipa, bem como a sua projeção para um campo “modelo”. Toda a informação do posicionamento dos jogadores no campo “modelo,” está formatada para ser enviado para o Sistema de Informação do projeto Footdata. Complementarmente foi também implementada uma biblioteca de manipulação de vídeo com o intuito de, no futuro, ser integrada com o seguimento dos jogadores e modelos de jogo, de forma a permitir à equipa técnica criar apresentações interativas.

IP/optical integration in access network infrastructures: key issues on resource provisioning

This thesis contributes to the advancement of Fiber-Wireless (FiWi) access technologies, through the development of algorithms for resource allocation and energy efficient routing. FiWi access networks use both optical and wireless/cellular technologies to provide high bandwidth and ubiquity, required by users and current high demanding services. FiWi access technologies are divided in two parts. In one of the parts, fiber is brought from the central office to near the users, while in the other part wireless routers or base stations take over and provide Internet access to users. Many technologies can be used at both the optical and wireless parts, which lead to different integration and optimization problems to be solved. In this thesis, the focus will be on FiWi access networks that use a passive optical network at the optical section and a wireless mesh network at the wireless section. In such networks, two important aspects that influence network performance are: allocation of resources and traffic routing throughout the mesh section. In this thesis, both problems are addressed. A fair bandwidth allocation algorithm is developed, which provides fairness in terms of bandwidth and in terms of experienced delays among all users. As for routing, an energy efficient routing algorithm is proposed that optimizes sleeping and productive periods throughout the wireless and optical sections. To develop the stated algorithms, game theory and networks formation theory were used. These are powerful mathematical tools that can be used to solve problems involving agents with conflicting interests. Since, usually, these tools are not common knowledge, a brief survey on game theory and network formation theory is provided to explain the concepts that are used throughout the thesis. As such, this thesis also serves as a showcase on the use of game theory and network formation theory to develop new algorithms.

Design of neuro-fuzzy models by evolutionary and gradient-based algorithms

All systems found in nature exhibit, with different degrees, a nonlinear behavior. To emulate this behavior, classical systems identification techniques use, typically, linear models, for mathematical simplicity. Models inspired by biological principles (artificial neural networks) and linguistically motivated (fuzzy systems), due to their universal approximation property, are becoming alternatives to classical mathematical models. In systems identification, the design of this type of models is an iterative process, requiring, among other steps, the need to identify the model structure, as well as the estimation of the model parameters. This thesis addresses the applicability of gradient-basis algorithms for the parameter estimation phase, and the use of evolutionary algorithms for model structure selection, for the design of neuro-fuzzy systems, i.e., models that offer the transparency property found in fuzzy systems, but use, for their design, algorithms introduced in the context of neural networks. A new methodology, based on the minimization of the integral of the error, and exploiting the parameter separability property typically found in neuro-fuzzy systems, is proposed for parameter estimation. A recent evolutionary technique (bacterial algorithms), based on the natural phenomenon of microbial evolution, is combined with genetic programming, and the resulting algorithm, bacterial programming, advocated for structure determination. Different versions of this evolutionary technique are combined with gradient-based algorithms, solving problems found in fuzzy and neuro-fuzzy design, namely incorporation of a-priori knowledge, gradient algorithms initialization and model complexity reduction.