Modelagem matemática nas aulas de cálculo: uma estratégia que pode contribuir com a aprendizagem dos alunos de engenharia

Este trabalho objetiva analisar os possíveis efeitos que o uso da Modelagem Matemática, enquanto estratégia de ensino, provoca no processo de aprendizagem dos alunos da disciplina Cálculo III – EDO (Equações Diferenciais Ordinárias). A pesquisa foi desenvolvida em uma turma de alunos do 2° ano do curso de Engenharia da Computação, na Universidade Federal do Pará. O trabalho é de cunho qualitativo onde foram levados em consideração os aspectos sociais que permeiam uma sala de aula universitária. Importante destacar que houve a participação direta da professora-pesquisadora de Matemática. Para que eu pudesse fazer a coleta dos dados, utilizei alguns instrumentos que considerei essenciais, tais como: observações, gravações em áudio, questionários semiestruturados e registros escritos dos alunos. De posse de alguns resultados preliminares, me foi possível observar o quanto a Modelagem Matemática desempenha um papel relevante na aprendizagem dos conteúdos matemáticos por parte dos alunos, pois foi possível eles interagirem com outras áreas do conhecimento sendo, desta forma, estimulados a realizarem pesquisa e, simultaneamente, serem parte do processo de ensino e aprendizagem que foi gerado no ambiente de sala de aula. Observei, também, que a utilização da Modelagem Matemática, enquanto estratégia de ensino e aprendizagem, conduziu os alunos a despertarem para os aspectos reflexivos e críticos até então adormecidos, uma vez que são necessários para uma aprendizagem com qualidade para, assim, construírem seus conhecimentos acadêmicos e profissionais.

Modelagem matemática e os temas transversais na educação de jovens e adultos

Este trabalho teve como objetivo investigar em que termos a Modelagem Matemática, associada aos temas transversais, pode contribuir para melhorar o ensino-aprendizagem dos alunos em Matemática, na Educação de Jovens e Adultos (EJA). Para tal, foi realizada uma pesquisa de natureza qualitativa através da observação participante, com dados coletados a partir de atividades contextualizadas e atividades de Modelagem, questionários, entrevistas semiestruturadas e diário de campo. O referido trabalho mostra os encaminhamentos metodológicos da pesquisa que foi realizada em uma escola pública, em uma turma de EJA (4ª etapa), no município de Castanhal (PA), onde foram aplicadas atividades envolvendo os temas transversais: saúde, trabalho e consumo e meio ambiente. Através de falas, comportamentos e atitudes dos sujeitos nas atividades, e trocas de experiências com a professora-pesquisadora, coletou-se os dados para posteriores análises com base em referenciais teóricos. Os resultados apontam que, apesar das dificuldades iniciais no processo, os alunos, sujeitos da pesquisa, evoluíram na aprendizagem de conteúdos matemáticos. Concluiu-se que estes resultados apontam para a importância da inserção da Modelagem como estratégia de ensino, e que apesar de alguns obstáculos para a sua implementação no ensino, ela pode proporcionar ao aluno da EJA, aquisição de conteúdos matemáticos e possibilidades de torná-lo um cidadão crítico e reflexivo.

Modelagem matemática no contexto dos ciclos de formação

Busca analisar o uso da Modelagem em um sistema escolar organizado em ciclos de formação, no que refere a configuração das barreiras que foram citadas pela literatura a partir de reflexões e análises da utilização da Modelagem em sistemas escolares organizados em séries anuais. Visamos analisar se as barreiras se mantêm, se são minimizadas, eliminadas e ainda se surgem outras, na organização escolar em ciclos de formação. Diante de tal objetivo, optamos metodologicamente por uma abordagem qualitativa. Os dados foram obtidos, a partir de: leituras bibliográficas sobre os temas em questão; entrevistas semi-estruturadas; produções escritas e relatos orais dos alunos, obtidas nas atividades de Modelagem realizadas em uma escola da Rede Municipal de Belém, organizada oficialmente em ciclos de formação. Como resultado da análise dos dados a partir dessas fontes, construímos questionamentos, hipóteses, conclusões e sugestões em torno da configuração das barreiras, quando a Modelagem é utilizada na organização em ciclos de formação. Verificamos que a organização em ciclos é propícia ao uso da Modelagem de maneira ampla e efetiva, em suas diferentes maneiras de materialização, em virtude das medidas oficiais que esse sistema dispõe e suscita. Evidenciamos nesse sentido, o quanto essas medidas prescindem de consolidações e reformulações.

CTS e a modelagem matemática na formação de professores de física

Este estudo relata uma pesquisa feita entre o professor-pesquisador, professor de física, e sua turma de licenciatura do CEFETPA, composta de 32 alunos na qual foi utilizado a Tendência CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) e a Modelagem Matemática como ambiente para formação de professores de física. Trata-se de uma pesquisa participante, na modalidade narrativa, com objetivo de registrar e analisar as ações e os registros dos personagens da pesquisa. Foram planejadas seis atividades com o objetivo de coletar dados para responder o problema proposta nesta investigação. Esses dados foram registrados através de filme, escritos dos alunos e escritos do professor-pesquisador. Na análise dos resultados chego à conclusão de que o ambiente proporcionado pela tendência CTS e pela Modelagem Matemática, através da experimentação, são necessários para formação de um professor diferenciado, que queira dar significado a aprendizagem de seus futuros alunos, pois nas falas destes percebe-se as necessidades que esses alunos têm de conhecer outras metodologias de ensino/aprendizagem em substituição da metodologia mecanicista cartesiana que eles conviveram durante toda formação fundamental e média. Por isso que inicio este trabalho discutindo sobre a evolução do método científico, posteriormente discuto sobre a tendência CTS, a proposta do livro didático e a modelagem Matemática. Em seguida faço atividades experimentais utilizando essas metodologias propostas. Neste sentido, percebo que esses alunos, futuros professores, irão formar alunos preparados para exercer sua cidadania, com auxílio da Tendência CTS e da Modelagem matemática.

Estratégias de identificação paramétrica aplicadas à modelagem dinâmica de um servidor web Apache

Este artigo apresenta um estudo experimental de técnicas de identificação paramétrica aplicadas à modelagem dinâmica de um servidor web Apache. Foi desenvolvido um arranjo experimental para simular variações de carga no servidor. O arranjo é composto por dois computadores PC, sendo um deles utilizado para executar o servidor Apache e o outro utilizado como um gerador de carga, solicitando requisições de serviço ao servidor Apache. Foram estimados modelos paramétricos auto-regressivos (AR) para diferentes pontos de operação e de condição de carga. Cada ponto de operação foi definido em termos dos valores médios para o parâmetro de entrada MaxClients (parâmetro utilizado para definir o número máximo de processos ativos) e a saída percentual de consumo de CPU (Central Processing Unit) do servidor Apache. Para cada ponto de operação foram coletadas 600 amostras, com um intervalo de amostragem de 5 segundos. Metade do conjunto de amostras coletadas em cada ponto de operação foi utilizada para estimação do modelo, enquanto que a outra metade foi utilizada para validação. Um estudo da ordem mais adequada do modelo mostrou que, para um ponto de operação com valor reduzido de MaxClients, um modelo AR de 7a ordem pode ser satisfatório. Para valores mais elevados de MaxClients, os resultados mostraram que são necessários modelos de ordem mais elevada, devido às não-linearidades inerentes ao sistema.

Descargas parciais em barras estatóricas de hidrogeradores: modelagem por guia de onda e análise de um acoplador

Neste trabalho, tem-se como objetivo modelar as barras estatóricas de hidrogeradores por guias de onda multicamadas e estudar a aplicabilidade de um acoplador (sensor) para monitoramento das ocorrências de descargas parciais no interior dessas barras (mais precisamente, na sua camada isolante). Para isso, inicia-se por uma abordagem conceitual do fenômeno de descargas parciais, na qual é mostrada a importância do monitoramento das mesmas para identificar os sintomas de fragilidade dielétrica dos materiais isolantes dessas barras. Posteriormente, realiza-se uma apresentação sobre os métodos de monitoramento das descargas parciais, analisam-se os sinais de pulsos elétricos produzidos por elas e seus parâmetros típicos. Em seguida, estudam-se os modos de propagação de ondas eletromagnéticas produzidas pelas descargas parciais nas barras estatóricas de hidrogeradores, modelando-as por meio de guias de onda multicamadas. Para finalizar, apresenta-se um modelo de acoplador eletromagnético ou sensor, formado por uma linha de microfita, enfocando a sua aplicabilidade no sistema de monitoramento dessas ondas eletromagnéticas.

Aspectos de avaliação de desempenho em redes ponto a ponto e ponto multiponto baseados em modelagem Markoviana e medições

Esta tese apresenta uma metodologia para avaliação de desempenho de redes de acesso banda larga. A avaliação de desempenho de redes é uma forma de identificar e analisar como determinadas características tais como diferentes tipos de tráfego ou formas de utilização, por exemplo, podem influenciar no comportamento da rede em foco, podendo assim prever como tal rede se comportará frente a situações futuras. A metodologia apresentada é composta de duas abordagens: uma abordagem baseada em medições e outra baseada em modelagem via processos Markovianos. As redes analisadas englobam os dois tipos básicos de arquitetura de acesso: redes ADSL2+ (linha digital do assinante assimétrica 2+ – Asymmetric Digital Subscriber Line 2+), as quais são redes cabeadas que utilizam cabos metálicos de pares trançados; redes FBWN (rede sem fio banda larga fixa – Fixed Broadband Wireless Network), as quais são redes sem fio (wireless) baseadas no padrão IEEE 802.16. A abordagem de medições é focada na forma como a rede analisada se comporta frente a três situações: transmissão de um tráfego genérico; impacto de ruídos não-estacionários no sistema; e uso da rede como meio de transmissão de tráfego multimídia em tempo real. A abordagem de modelagem, por sua vez, ´e baseada em prever o comportamento das redes analisadas utilizando uma formulação matemática fundamentada em processos Markovianos. Os resultados apresentados indicam a viabilidade de aplicação desta metodologia como forma de avaliação de desempenho. Os resultados ainda tornam possível a extensão desta metodologia a outros tipos de redes de acesso banda larga, tais como: redes de fibras ópticas, redes de enlaces de microondas, redes VDSL/VDSL2 (linha digital do assinante de alta taxa de dados – Very-high-data-rate DSL), etc.

Estudo de geração de campo uniforme para modelagem eletromagnética

Para estudar os problemas de prospecção geofísica eletromagnética através de modelagem analógica, as condições em escala natural são representadas, no laboratório, em escala reduzida de acordo com a teoria da similitude. Portanto, para investigar os problemas de técnicas VLF, AFMAG e MT, freqüentemente é necessário criar um campo uniforme no arranjo experimental. Os sistemas físicos para geração de campos uniformes estudados aqui são a bobina circular, bobina de Helmholtz, solenóide, um plano de corrente, e dois planos paralelos de correntes. Os mapas de porcentagem de desvio de campo estão presentes para todos os sistemas estudados aqui. Um estudo comparativo desses sistemas mostra que o solenóide é a maneira mais eficiente para criar um campo uniforme, seguido pelo sistema de bobinas de Helmholtz. Porém, o campo criado em um solenóide está em um espaço fechado onde é difícil colocar modelos e substituí-los para executar experimentos. Portanto, recomenda-se o uso de bobinas de Helmholtz para criar um campo uniforme. Este último sistema fornece um campo uniforme com espaço aberto suficiente, o que facilita o experimento.

Modelagem climática regional durante dois anos de extremos de precipitação sobre o estado do Amapá: teste de sensibilidade aos esquemas convectivos

O presente estudo mostra uma avaliação da previsão sazonal do Modelo RegCM3 em dois eventos extremos de precipitação, nos anos 2006 e 2007. Na análise foi utilizada a resolução horizontal de 1° x 1° km e validado com 30 x 15 pontos de latitude x longitude para a região do Estado do Amapá. Os resultados apresentados são referentes à comparação entre precipitação sazonal simulada e observada para o trimestre (MAM). De maneira geral, os resultados mostraram que a utilização da técnica de redução de escala de previsão da precipitação sazonal, apresentou um bom desempenho em simular a variabilidade da chuva em escala regional. Porém, erros na quantidade e na posição de alguns máximos foram observados, quando comparado com os dados observados. O viés úmido foi predominante na região litorânea e o viés seco nas áreas sul-sudeste, oeste e centro com forte persistência na região sudeste. Não se observou regiões com valores estimados de precipitação próximos aos valores observados.

Percepções de professores sobre repercussões de suas experiências com modelagem matemática

Tendo como objeto de investigação o saber docente, foi desenvolvida a presente pesquisa, que buscando relações entre o envolvimento do professor com experiências de Modelagem Matemática e seu respectivo desenvolvimento profissional, focalizou as percepções do professor sobre as repercussões desse envolvimento nas ações docentes. Participaram dessa pesquisa nove professores que se envolveram com experiências de Modelagem para o ensino da Matemática, a partir de cursos de formação continuada e do estágio da graduação. Os dados referentes à pesquisa de natureza qualitativa e inspiração fenomenológica foram originados e construídos a partir das descrições dos professores acerca de como percebem as mudanças ocorridas em suas práticas de sala de aula, após envolvimento com Modelagem. A análise dos dados por meio das relações entre o quadro teórico da Modelagem, dos Saberes Docentes de Tardif e Gauthier e da sociologia fenomenológica de Schütz revelou que os professores percebem as repercussões de seu envolvimento com experiências de Modelagem Matemática em seus saberes docentes, que se resumem na incorporação de características desse processo em situações de ensino na prática cotidiana. O professor ao questionar o ensino tradicional da Matemática e perceber as repercussões do processo de Modelagem nas atitudes dos alunos, cria as condições favoráveis ao movimento das experiências docentes com Modelagem Matemática para as práticas de sala de aula.

Cinética da maturação nuclear in vitro de oócitos bubalinos

Com o objetivo de avaliar a cinética da maturação in vitro de oócitos bubalinos, foram cultivados 1.619 oócitos com cumulus oophorus compacto em quatro diferentes tratamentos: T1 - TCM 199 com 10% de Soro Fetal Bovino (SFB) (meio base); T2 - Meio base e células da granulosa (CG); T3 - Meio base, CG, 10 UI de gonadotrofina coriônica equina (eCG) e 10 UI de gonadotrofina coriônica humana (hCG); T4 - Meio base, 10 UI de eCG, 10UI de hCG e 1 µg de 17b-estradiol / ml, em tempos de 14 a 17h, 20 a 22h, 23 a 25h, 26 a 28h, 29h e 32h de cultivo em estufa de CO₂ a 5% e temperatura de 38,5ºC. No tratamento 1, observou-se que 81,83%, 69,61%, 65,88%, 60,28%, 64,98% e 67,67% dos ovócitos reiniciaram a meiose. No tratamento 2, as taxas de reinicio da meiose foram de 76,06%, 72,06%, 69,78%, 68,12%,74,97% e 89,96%, no tratamento 3 estes percentuais foram de 83,59%, 78,86%, 77,49%, 82,4%, 72,92% e 81,06% e com o tratamento 4 os índices foram de 95,0%, 91,82%, 93, 17%, 91,65%, 92,09% e 74,99% nos tempos de 14 a 17h, 20 a 22h, 23 a 25h, 26 a 28h, 29h e 32h de cultivo, respectivamente, podendo-se concluir que o meio com maior suplementação proporciona maior taxa de reinício da meiose em menor tempo, assim como o aumento no tempo de cultivo pode levar a maiores índices de degeneração.

Modelagem de comunicações móveis com a utilização de series temporais e geoestatísticas

O presente trabalho apresenta os resultados da modelagem de canal de propagação baseado em séries temporais multivariadas com a utilização de dados coletados em campanhas de medição e as principais características da urbanização de onze vias do centro da cidade de Belém-Pa. Modelos de função de transferência foram utilizados para avaliar efeitos na série temporal da potência do sinal recebido (dBm) que foi utilizada como variável resposta e como variáveis explicativas a altura dos prédios e as distâncias entre os prédios. Como nos modelos em séries temporais desconsideram-se as possíveis correlações entre amostras vizinhas, utilizou-se um modelo geoestatístico para se estabelecer a correção do erro deste modelo. Esta fase do trabalho consistiu em um conjunto de procedimentos necessários às técnicas geoestatísticas. Tendo como objetivo a análise em duas dimensões para dados espacialmente distribuídos, no que diz respeito à interpolação de superfícies geradas a partir das mostras georreferenciadas obtidas dos resíduos da potência do sinal recebido calculados com o modelo em séries temporais. Os resultados obtidos com o modelo proposto apresentam um bom desempenho, com erro médio quadrático na ordem de 0,33 dB em relação ao sinal medido, considerando os dados das onze vias do centro urbano da cidade de Belém/Pa. A partir do mapa de distribuição espacial da potência do sinal recebido (dBm), pode se identificar com facilidade as zonas infra ou supra dimensionadas em termos desta variável, isto é, beneficiadas ou prejudicadas com relação a recepção do sinal, o que pode resultar em um maior investimento da operadora (concessionária de telefonia celular móvel) local naquelas regiões onde o sinal é fraco.

Modelagem e controle de uma incubadora neonatal

Este trabalho apresenta uma introdução sobre a história da neonatologia, a conceituação e a modelagem matemática do sistema térmico de uma incubadora neonatal, contendo a relação da mesma com um recém-nascido quanto a trocas térmicas, a partir da primeira lei da termodinâmica. É apresentado o método que foi utilizado para a linearização (Séries de Taylor) e os pontos de operação calculados para o sistema linear obtido no formato de espaço de estados, e a partir deste foi obtida uma representação em função de transferência. A partir da modelagem matemática do sistema, foi realizado um teste em malha aberta para verificar as características do mesmo, como estabilidade, constante de tempo e convergência para um valor final desejado, e como o sistema real opera em malha fechada, foi também realizado um teste com o sistema nesta configuração contendo um ganho unitário de malha. O comportamento do sistema não linear foi comparado ao do sistema linearizado através de suas curvas de resposta temporal a uma entrada degrau para a verificação da validade da representação linear, e após a sua validação, diagramas de bode foram gerados para diferentes parâmetros do modelo, para observar-se o efeito desta variação no comportamento dinâmico da planta, e foi percebido que o comportamento do modelo não é alterado de forma substancial para a variação dentro das faixas verificadas. Um controlador proporcional e integral (PI) foi então projetado para a eliminação do erro de regime permanente presente resposta temporal do sistema.. Testes sob diversas condições de operação foram realizados no sistema linear assim como as curvas de variação de temperatura foram obtidas com o controlador aplicado no modelo não linear, sendo os resultados considerados satisfatórios para este tipo de aplicação. Este trabalho foi realizado com o auxílio da ferramenta computacional Simulink do software Matalb®.

Modelagem hidrodinâmica e estudo morfológico do Lago Água Preta: um dos mananciais da Grande Belém

As condições naturais dos recursos hídricos podem ser modificadas com o uso insustentável dos mesmos. Por exemplo, em Belém, capital do Estado do Pará, o lago Água Preta, apresenta uma história de degradação que põe em risco o abastecimento de água potável em Belém. Nesse contexto, a principal contribuição do presente trabalho, é a realização de um estudo sobre a modelagem hidrodinâmica e a morfologia do lago Água Preta. Tal estudo foi efetuado a partir de duas fontes de dados. A primeira é um mapa topobatimétrico de 1975, que faz parte dos arquivos da COSANPA. A segunda foi uma batimetria realizada com um ADCP em 2009. A modelagem iniciase com a elaboração dos modelos de elevação de terreno de 1975 e 2009, também utilizados para o estudo morfológico do lago. Para a utilização do modelo hidrodinâmico, são necessários os modelos de elevação de terreno supracitados; o modelo de rugosidade do relevo subaquático do lago, para o cálculo do coeficiente de Manning; e as condições de contorno. As simulações hidrodinâmicas de velocidade e profundidades foram realizadas utilizando o modelo de Saint-Venant do tipo águas rasas. No caso das profundidades, as mesmas foram comparadas com dados disponíveis na literatura, a fim de validá-las. Os resultados das simulações hidrodinâmicas, ou seja, profundidades e velocidades, associadas ao estudo morfológico, são peças chave na análise dos padrões de escoamento e de tendências de assoreamento do lago.

Estratégias de modelagem de Go/No-go e verificação de sua necessidade para ocorrência de simetria em macacos-prego (Cebus apella)

A aprendizagem de relações condicionais bidirecionais (simetria) tem sido raramente demonstrada em não-humanos. Recentemente três estudos apresentaram dados positivos de repertórios comportamentais de simetria em pombos. Estes estudos apontaram como possíveis variáveis determinantes da emergência de simetria: 1) O treino misto de relações arbitrárias e de identidade simultaneamente e com um mesmo conjunto de estímulos; 2) O sujeito não ter sido exposto a treino prévio de qualquer tipo de relação com os mesmos estímulos; e 3) A utilização do procedimento de discriminação condicional sucessiva (Go/No-go). O presente estudo buscou averiguar a necessidade do uso de Go/No-go, aplicando as demais variáveis (treino misto e não exposição prévia), para a obtenção da emergência de simetria. Este estudo avaliou em dois macacos-prego (Cebus apella) a aprendizagem de relações arbitrárias e de identidade de estímulos apresentados na mesma sessão experimental e a emergência de simetria, utilizando dois procedimentos. Um sujeito (M18) foi treinado em tarefa de Go/Nogo com tentativas mistas de relações arbitrárias e relações de identidade, com o mesmo conjunto de estímulos. O sujeito passou por dois treinos Go/No-go que não foram bem sucedidos em estabelecer controle condicional. Um outro sujeito (M27) foi treinado em uma tarefa de emparelhamento ao modelo com atraso zero com tentativas mistas de relações de identidade e arbitrárias, com mesmo conjunto de estímulos. Esse segundo procedimento buscou averiguar a necessidade do uso do procedimento Go/No-go para a obtenção da emergência de simetria. As sessões de treino eram compostas por oito tentativas de identidade (quatro relações) e oito tentativas de relações arbitrárias (duas relações), apresentadas em seqüência randômica. Todas as tentativas tinham três escolhas entre as comparações. Posteriormente, M27 foi submetido a três testes (todos com reforço programado para todas as tentativas). O treino de linha de base mista (identidade e arbitrária) ocorreu em 14 sessões. O primeiro teste foi de simetria, em uma sessão de oito tentativas para cada uma das quatro relações de identidade, duas arbitrárias e duas de teste, totalizando 64 tentativas, cujo critério de desempenho era acertar sete das oito tentativas de cada relação. M27 teve 2 erros em uma das relações de identidade e acertou todas as demais, inclusive as de simetria. Para averiguar se havia uma coerência do controle de estímulos, foi feito o segundo teste no qual as respostas de escolha entre as comparações não podiam mais ser condicionais ao modelo, uma vez que se utilizou um mesmo estímulo novo no lugar dos modelos para todas as tentativas, tanto de linha de base quanto de teste. M27 cometeu três erros ao todo. Esse resultado pode indicar que havia uma relação de controle, não prevista: como dois pares de estímulos se alternavam na função S- em todas as tentativas, M27 pode ter aprendido a rejeitar esses dois pares de estímulos independente do modelo apresentado. De modo a averiguar se de fato não havia controle por seleção de acordo com o modelo, foi feito um teste apenas com duas comparações com as mesmas outras configurações do primeiro teste. M27 errou seis das 32 tentativas de linha de base de identidade, seis das 16 arbitrárias e seis das 16 de simetria. Os acertos foram, portanto, acima da linha do acaso, o que confirma parcialmente a hipótese acima e pode indicar a presença de um controle misto condicional e discriminativo entre os estímulos de comparação.