As dimensões individual e coletiva no ensino exploratório da matemática

Relatório de Estágio apresentado à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção do grau de mestre em Ensino do 1.º e 2.º Ciclos do Ensino Básico

Effect of the number of shells on the pressure and energy of two-dimensional free bubble clusters

We have performed Surface Evolver simulations of two-dimensional hexagonal bubble clusters consisting of a central bubble of area lambda surrounded by s shells or layers of bubbles of unit area. Clusters of up to twenty layers have been simulated, with lambda varying between 0.01 and 100. In monodisperse clusters (i.e., for lambda = 1) [M.A. Fortes, F Morgan, M. Fatima Vaz, Philos. Mag. Lett. 87 (2007) 561] both the average pressure of the entire Cluster and the pressure in the central bubble are decreasing functions of s and approach 0.9306 for very large s, which is the pressure in a bubble of an infinite monodisperse honeycomb foam. Here we address the effect of changing the central bubble area lambda. For small lambda the pressure in the central bubble and the average pressure were both found to decrease with s, as in monodisperse clusters. However, for large,, the pressure in the central bubble and the average pressure increase with s. The average pressure of large clusters was found to be independent of lambda and to approach 0.9306 asymptotically. We have also determined the cluster surface energies given by the equation of equilibrium for the total energy in terms of the area and the pressure in each bubble. When the pressures in the bubbles are not available, an approximate equation derived by Vaz et al. [M. Fatima Vaz, M.A. Fortes, F. Graner, Philos. Mag. Lett. 82 (2002) 575] was shown to provide good estimations for the cluster energy provided the bubble area distribution is narrow. This approach does not take cluster topology into account. Using this approximate equation, we find a good correlation between Surface Evolver Simulations and the estimated Values of energies and pressures. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

O desenvolvimento do conceito de área: um estudo com alunos do 3.º ano de escolaridade

O objetivo desta investigação é compreender como é que alunos do 3.º ano de escolaridade desenvolvem o conceito de área com ênfase em conhecimentos sobre figuras e propriedades geométricas. Para melhor objetivar o estudo, formulei três questões que orientaram a investigação. Pretendo (1) compreender como é que os alunos mobilizam conhecimentos sobre as propriedades das figuras geométricas no estudo da área de uma figura plana? A que estratégias recorrem? Que dificuldades sentem? (2) que compreensão é que os alunos têm sobre o processo de medição? e (3) que ideias e/ou experiências são relevantes no desenvolvimento do conceito de área? Este é um estudo que se insere no paradigma interpretativo e que segue uma abordagem qualitativa, pelo que não visa generalização de resultados, mas uma descrição compreensiva dos processos vivenciados, tendo em conta os contextos pessoais e sociais. Optei por realizar dois Estudos de Caso. Os dados foram recolhidos através de fontes diversificadas, donde se destacam a observação participante e a análise de registos audiovisuais e escritos dos alunos. A análise dos dados teve por referência categorias criadas com base em contributos da literatura de referência. As conclusões desta investigação centram-se numa análise acerca das estratégias a que os alunos em estudo tendencialmente mais recorrem, visando também algumas das suas dificuldades mais relevantes e sobre as quais importa refletir. Destaca-se que ambos os alunos foram capazes de recorrer a raciocínios baseados e não baseados na medida, embora seja evidente uma tendência para raciocínios baseados na medida. É igualmente importante referir que os dois alunos revelaram um bom conhecimento acerca do processo de medição, mesmo quando ele implicava a definição de uma unidade de medida adequada e/ou mudança de unidade. É dado, também, destaque às experiências matemáticas que devem ser proporcionadas aos alunos no sentido do desenvolvimento de um conhecimento amplo e flexível do conceito de área. - Abstract The purpose of this investigation is to understand the development of 3rd year students’ concept of area based on their knowledge of geometrical properties and figures. As means to orientate the present study, the following investigation questions were formulated: 1) how do students use their knowledge about geometrical properties in order to understand geometrical shape’s areas? Which strategies do they use? What do they struggle with? (2) What is their understanding about measurement? And (3) what are the most relevant mathematical reasonings and classroom tasks in the development of the concept of area? This is a study that follows a qualitative approach: it does not intend to be a generalization, but a fully comprehensive description of the witnessed learning processes, bearing in mind the social and personal contexts. As such, two study-cases were developed. The data were collected through various sources, such as direct observation and analysis of audiovisual records or written worksheets. The scrutiny of the generated data was undertaken following criteria based on the literature of reference. The conclusions of this investigation are centered on the most used strategies as well as the students’ difficulties upon which it is important to discuss. It was noticed that the two students were able to use both measurement and non measurement thinking – although, preferably, they tend to use the first one. On the other hand, it is equally demonstrated that the two students have shown good acquaintance about measurement, even if obliged to the establishment of a suitable unit of measurement and/or change of units. At last, it is also referred which mathematical classroom tasks are important to develop a sustained and comprehensive concept of area.

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