Novas tecnologias, cognição e cultura: um estudo no primeiro ciclo do Ensino Básico

O estudo, que incide sobre a actividade de uma turma do primeiro ano do primeiro ciclo trabalhando na sala de computadores da sua escola situada em meio urbano da cidade do Funchal, descreve e interpreta criticamente a cultura emergente e no interior da qual a turma de alunos de seis anos, a sua professora e um investigador exploraram computadores, em tarefas que se pretenderam curricularmente integradas, durante todo o ano lectivo de 1997/98. Trata-se de um estudo de características etnográficas - observação participante activa - em que o investigador chegou a assumir um grau de implicação bastante elevado. O estudo divide-se em duas partes. Na primeira faz-se a revisão da literatura, discutindo-se as questões da a) cultura, da b) incorporação da tecnologia na escola, da c) linguagem Logo e dos seus pressupostos teóricos, da d) cognição em interacção e cooperação na perspectiva de Vygotsky e continuadores, procurando-se clarificar o conceito de cultura da escola - o que levou à identificação de um invariante cultural - e fundamentar uma opção de intervenção educativa. Na segunda parte discute-se a e) metodologia, f) caracteriza-se a escola onde decorreu o estudo, g) descreve-se e interpreta-se a cultura emergente da actividade da turma, cuja orientação decorreu à luz da intervenção educativa deduzida na primeira parte.

SMART: system of augmented reality for teaching

Os computadores e os jogos de consola, são um vocabulário bem comum dos jovens e das crianças de hoje. No entanto, na maior parte das escolas, o processo de ensino-aprendizagem continua a ser feito da forma tradicional através do recurso aos quadros pretos e aos cadernos. Este projecto pretende mostrar que, se as aulas forem dadas de uma forma mais interactiva, as crianças estarão mais motivadas e consequentemente a taxa de aprendizagem terá tendência a aumentar. Pretende-se então, utilizar a tecnologia – a Realidade Aumentada, acreditando que será uma mais valia para o ensino, pois permite estabelecer novas relações com o saber, ultrapassando os limites dos materiais tradicionais e contribuindo para a diminuição da distância entre os alunos e o conhecimento.

Impacto do realismo e qualidade gráfica no desenvolvimento de jogos móveis

O mundo dos jogos é extremamente vasto e muito apreciado pela maior parte dos jovens e também adultos. Os computadores, as consolas e agora também os telemóveis acabam por se tornar os maiores companheiros das pessoas no que ao entretenimento diz respeito. No entanto, existem algumas lacunas a nível de jogos para telemóvel e pretendeu-se então criar um jogo, que se baseia num acontecimento real muito apreciado por toda uma população e que permitiu explorar a ferramenta Flash, que tem vindo a retirar protagonismo ao Java, por se revelar uma ferramenta mais simples de utilizar. No início apenas era usada para simples animações, mas entretanto passou a ser utilizada para criar aplicações para diversas plataformas e dispositivos. Neste momento, o Flash já chegou aos dispositivos móveis e são cada vez mais aqueles que suportam estas aplicações, que podem variar dos simples utilitários aos jogos ou ainda a complexos sistemas.

GeoGebra: um instrumento auxiliar no processo ensino/aprendizagem da matemática

Este relatório foi elaborado no âmbito da unidade curricular de Prática de Ensino Supervisionado, do Mestrado em Ensino da Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e Secundário, da Universidade da Madeira, no ano letivo de 2011/2012. Neste relatório descrevo, de forma sumária, todo o trabalho desenvolvido por mim e pela minha colega de grupo, ao longo de todo o estágio pedagógico, e faço uma breve reflexão. Apresentarei uma análise e uma reflexão acerca da introdução das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), nomeadamente o software de geometria dinâmica GeoGebra no processo ensino/aprendizagem. Atualmente os alunos estão em quase permanente contacto com os computadores e com programas informáticos. Esse contacto pode ser estabelecido fazendo pesquisas na internet, a título pessoal ou para realizar trabalhos escolares ou, em muitos casos, como recreação. Muitas vezes a escola traz poucos estímulos aos alunos, pelo que, com este estudo, pretendo estabelecer uma ligação entre a aprendizagem de conceitos matemáticos e os conhecimentos que os alunos têm com as TIC. Nesta experiência, procurarei verificar se o software GeoGebra pode contribuir como ferramenta eficaz no ensino/aprendizagem da matemática.

Design e gestão de sistemas, robótica, redes e médias interativos

Este relatório pretende ilustrar a experiência profissional obtida, principalmente após a conclusão, em 1998, da Licenciatura em Engenharia de Sistemas e Computadores na Universidade da Madeira. Esta experiência circunscreve-se à proficiência nas áreas de redes de comunicação de dados, automação e robótica e desenvolvimento de média interativos (tanto na vertente de CD-ROMs como orientado à Internet). Embora também disponha de experiência no ensino destas áreas citadas, foram privilegiados os projetos com uma relevância mais técnica atendendo à natureza deste mestrado. Sendo assim, são apresentadas nestas quatro áreas primeiro uma descrição dos projetos realizados no âmbito do percurso profissional, para depois descrever uma implementação (relativa a cada área) utilizando uma metodologia científica que fora alvo de estudo na componente letiva deste mestrado, salientando as virtudes e defeitos de ambas as abordagens e comparando os resultados obtidos. Em síntese, é analisado o projeto de gestão de sistemas de redes das Escolas Secundárias Francisco Franco e Jaime Moniz (no âmbito do desempenho das funções de Diretor das Instalações Informáticas em ambas as instituições) culminando numa proposta de implementação utilizando equipamentos da Cisco; é analisado o projeto de CD-ROM sobre a Reserva Natural das Ilhas Desertas para depois completar um jogo educativo utilizando uma metodologia científica de Game Design; são descritos os websites desenvolvidos (com especial ênfase nos realizados enquanto técnico superior de informática na Secretaria Regional do Ambiente e dos Recursos Naturais) para concluir com uma proposta de implementação de um sistema de marcação de reuniões orientado para a Cloud; finalmente, é descrito a utilização dos kits Lego Mindstorms para o ensino da programação, propondo uma implementação de baixo custo (alternativa) baseada num Raspberry Pi e componentes acessórios (tanto estandardizados como construídos com uma RepRap). Em suma, é contraposto o rigor e método do ensino académico com o pragmatismo e metas de produtividade exigidas no mercado de trabalho.

Interoperabilidade e otimização da gestão de redes com a framework NSDL

As redes de computadores cresceram nas últimas décadas em diversidade e complexidade,sempre procurando manter um nível elevado de qualidade na comunicação. Atualmente existe uma variedade de ferramentas para a gest~ao de redes que cobrem de forma completa ou parcial as diferentes etapas do ciclo de vida dessas redes. Dadas a dimensão e heterogeneidade dessas redes, o seu desenvolvimento e operação são tarefas que envolvem um número crescente de ferramentas, o que induz a uma maior complexidade. Além do mais, a maior parte das ferramentas existentes s~ao independentes e incompatíveis, tornando a tarefa dos arquitetos e dos gestores de redes mais difícil. Dessa forma, é identificada a necessidade de uma abstraãoo ou abordagem genérica que permita a interoperabilidade entre diferentes ferramentas/ambientes de rede de forma a facilitar e otimizar a sua gestão. O trabalho apresentado nesta tese introduz a proposta e a implementação de uma framework para a integração de diferentes ferramentas heterogéneas de rede dando suporte Da criação de um ambiente de gestão que cubra o ciclo de vida de uma rede de comunica ção. A interoperabilidade proporcionada pela framework é implementada através da proposta de uma nova linguagem para a descrição de redes e de todos os seus componentes, incluindo a informação da topologia e dos contextos onde a rede pode existir. As demais contribuições desta tese estão relacionadas com (i) a implementação de algumas ferramentas de gestão para dar suporte há construção de cenários de rede utilizando a linguagem proposta, e (ii) a modelação de vários cenários de rede com tecnologias diferentes, incluindo aspetos de Qualidade de Serviço, para a validação da utilização da framework proposta para proporcionar a interoperabilidade entre diferentes ferramentas de gestão de redes. A linguagem proposta para a descrição de redes preocupou-se com a descrição dos cenários de rede dando suporte das diferentes fases da existência dessa rede, desde o seu projeto até a sua operação, manutenção e atualização. Uma vantagem desta abordagem de permitir a coexistência de diversas informações de utilização da rede numa única descrição, mantendo cada uma independente das restantes, o que promove a compatibilidade e a reutilização das informações de forma direta entre as ferramentas, ultrapassando assim a principal limitação detetada nas linguagens e ferramentas existentes e reforçando as possibilidades de interoperabilidade.

Contribuição para o estudo da aprendizagem da matemática e da programação em comunidades virtuais de prática com foco no uso de robots como mediadores da aprendizagem

Contribuição para o Estudo da Aprendizagem da Matemática e da Programação em Comunidades Virtuais de Prática com Foco no Uso de Robots como Mediadores da Aprendizagem O propósito deste estudo, desenvolvido no âmbito de um projeto de investigação que envolveu a utilização de robots na aprendizagem colaborativa da Matemática e da Informática através da Web, é analisar e discutir a noção de participação e o processo de construção do conhecimento em comunidades virtuais de prática. O referido projeto foi desenvolvido em três etapas principais. Na primeira, foram selecionadas as ferramentas de comunicação a serem utilizadas. A segunda etapa envolveu a elaboração e contextualização dos problemas-desafio a serem resolvidos pelos grupos virtuais. A terceira e última etapa do projeto compreendeu o registo e a recolha dos dados e informações obtidos nas reuniões virtuais com grupos de alunos do Ensino Secundário e sua posterior análise, utilizando uma abordagem qualitativa de natureza interpretativa, tendo como referencial teórico a teoria da aprendizagem situada de Lave e Wenger e os conceitos subjacentes às comunidades de prática, objetivando com isto melhor compreender os efeitos das tecnologias sobre tais comunidades, bem como as características da aprendizagem realizada em espaços virtuais. A utilização de robots como mediadores da aprendizagem facilitou a exploração de conceitos abstratos fundamentais relativos às áreas da Matemática e da Informática, permitindo com isto que as tarefas de programação necessárias à resolução dos problemas propostos fizessem mais sentido, pelo facto dos resultados obtidos poderem ser concretizados no mundo real.

Internet: sala de estudo virtual

Este trabalho relata uma investigação de tipo etnográfico que decorreu na Universidade da Madeira com o objectivo de observar o uso que os estudantes dão aos computadores e, particularmente, à Internet, como auxiliares no estudo e, consequentemente, na aprendizagem. A percepção de que estes meios são comummente usados para além da aprendizagem formal, destacando-se a importância que assume a comunicação online, nas suas várias formas, levou a uma abordagem do papel da comunicação na aprendizagem e na construção e manutenção de comunidades que aprendem em conjunto. O estudo empírico ocorreu numa sala de estudo da UMa, tendo sido valorizada a observação participante na recolha de dados, bem como o recurso a conversas informais e entrevistas não estruturadas. Foi suportado por uma revisão de literatura que incide particularmente sobre a evolução tecnológica e do seu contributo a aprendizagem e como promotora e facilitadora da inovação pedagógica. A aprendizagem, e as diferentes teorias que a explicam, tem aqui um papel relevante, com particular incidência nas teorias que sustentam a aprendizagem pelo uso da tecnologia e dos computadores. A Internet e o seu uso social destacam-se, dando suporte a um aspecto fundamental desta tese que é sua utilização como espaço de aprendizagem. Em todo o trabalho se assume a importância que a Internet tem vindo a ter nos processos de estudo e aprendizagem, tornando-se mesmo insubstituível no quotidiano académico da grande maioria dos estudantes.

A motivação dos alunos face à utilização de materiais manipuláveis na aula de matemática: um estudo realizado no 8º ano

O presente trabalho foi elaborado no âmbito do Mestrado em Ensino da Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e Secundário, da Universidade da Madeira, no ano letivo de 2012/2013. Tem como objetivo analisar e refletir sobre o trabalho implementado nas duas turmas do 8º ano que me foram atribuídas, incidindo sobre a motivação dos alunos face à presença de outros materiais além do típico caderno de exercícios e do manual na aula de matemática. Deste modo, relatarei algumas aulas onde foram propostas atividades com recurso a materiais manipuláveis, jogos e computadores. Esta pesquisa foi realizada com base numa avaliação qualitativa que incidiu sobre a observação direta do trabalho desenvolvido pelos alunos, através dos registos escritos e de gravações de vídeo e áudio de algumas aulas, de forma a poder transmitir com maior exatidão a postura e o empenho dos alunos no decurso destas atividades.

Quantifying epistemic actions in human-computer interaction

As digital systems move away from traditional desktop setups, new interaction paradigms are emerging that better integrate with users’ realworld surroundings, and better support users’ individual needs. While promising, these modern interaction paradigms also present new challenges, such as a lack of paradigm-specific tools to systematically evaluate and fully understand their use. This dissertation tackles this issue by framing empirical studies of three novel digital systems in embodied cognition – an exciting new perspective in cognitive science where the body and its interactions with the physical world take a central role in human cognition. This is achieved by first, focusing the design of all these systems on a contemporary interaction paradigm that emphasizes physical interaction on tangible interaction, a contemporary interaction paradigm; and second, by comprehensively studying user performance in these systems through a set of novel performance metrics grounded on epistemic actions, a relatively well established and studied construct in the literature on embodied cognition. The first system presented in this dissertation is an augmented Four-in-a-row board game. Three different versions of the game were developed, based on three different interaction paradigms (tangible, touch and mouse), and a repeated measures study involving 36 participants measured the occurrence of three simple epistemic actions across these three interfaces. The results highlight the relevance of epistemic actions in such a task and suggest that the different interaction paradigms afford instantiation of these actions in different ways. Additionally, the tangible version of the system supports the most rapid execution of these actions, providing novel quantitative insights into the real benefits of tangible systems. The second system presented in this dissertation is a tangible tabletop scheduling application. Two studies with single and paired users provide several insights into the impact of epistemic actions on the user experience when these are performed outside of a system’s sensing boundaries. These insights are clustered by the form, size and location of ideal interface areas for such offline epistemic actions to occur, as well as how can physical tokens be designed to better support them. Finally, and based on the results obtained to this point, the last study presented in this dissertation directly addresses the lack of empirical tools to formally evaluate tangible interaction. It presents a video-coding framework grounded on a systematic literature review of 78 papers, and evaluates its value as metric through a 60 participant study performed across three different research laboratories. The results highlight the usefulness and power of epistemic actions as a performance metric for tangible systems. In sum, through the use of such novel metrics in each of the three studies presented, this dissertation provides a better understanding of the real impact and benefits of designing and developing systems that feature tangible interaction.

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.