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.

Análise de metodologia baseada no sistema de ensino individualizado de Keller aplicada em um curso introdutório de eletromagnetismo

Uma das metodologias de ensino individualizado mais usadas e documentadas na década de 70 foi o Sistema Personalizado de Instrução (SPI) de Fred Keller. Diversas pesquisas sobre essa metodologia foram publicadas, as quais proveram extensa evidência empírica de seus resultados positivos. Apesar disso, a aplicação desse sistema de ensino entrou em declínio a partir da década de 80. Dentre as razões para tal declínio, podemos destacar o maior esforço requerido para a elaboração de cursos utilizando essa metodologia e para o provimento de feedback sistemático ao desempenho dos alunos, assim como o surgimento de críticas a ela devido à abordagem comportamentalista de Keller. Mesmo sendo fundamentais para a aprendizagem, o estímulo à postura ativa do estudante, o respeito ao ritmo individual de aprendizagem, as avaliações formativas e o provimento de feedback sistemático ao aluno continuam frequentemente fora das salas de aula. Uma estratégia para suprir tais carências é o ensino individualizado. Neste trabalho, propomos várias modificações ao SPI de Keller visando uma metodologia viável de ser empregada em um curso introdutório de eletromagnetismo para estudantes de física da Universidade Federal do Pará. Dentre estas modificações, destacamos: (i) o emprego de avaliações semanais, e não em todas as aulas; (ii) a correção das avaliações e provisão de feedback feitas pelo professor, e não pelos monitores; e (iii) a manutenção parcial de aulas expositivas. Com base em uma avaliação incluindo parâmetros mensuráveis, obtivemos indícios de que, apesar das modificações introduzidas, a aplicação dessa metodologia permitiu obter vários dos resultados positivos comuns na aplicação do SPI de Keller.

Impactos do REDD em uma economia camponesa amazônica: uma análise baseada em eficiência reprodutiva

Esta dissertação tem por objetivo analisar as possíveis influências do REDD na economia camponesa amazônica, no que se refere a sua produção e reprodução. Consolidada como uma das estruturas camponesas mais antigas do Brasil, a trajetória tecnológica agroflorestal (T2), estudada nessa pesquisa, vem manejando de forma sustentável, ao longo dos séculos, os territórios onde predomina na Amazônia. Os agentes camponeses têm uma economia impulsionada por uma racionalidade muito específica quanto a sua microeconomia e suas relações com o ambiente capitalista do mercado. Tais peculiaridades da economia exigem análises mais complexas, desqualificando grandezas socialmente estabelecidas, especialmente lucro e renda, como forma de mensurar mudanças nessas estruturas. A Inserção dos recursos monetários do REDD (recursos monetários externos a produção familiar) tem impactos distintos de acordo com o campo de padrão reprodutivo que caracteriza as unidades familiares, padrão esse definido utilizando-se essencialmente as grandezas que atendem os requisitos da racionalidade econômica dessas estruturas: a eficiência reprodutiva (h), o montante de trabalho disponível que atende apenas a reprodução simples (β) e o investimento potencial (i). Caso h esteja convergindo para β, ou seja, para o campo de crise, o REDD promoverá aumento do investimento potencial no curto prazo e da produção em longo prazo. Caso h esteja convergindo para h°=(2*β)/(1+β), ou seja, para o campo de excitação a investimentos, os recursos do REDD possibilitaram o incremento do investimento potencial (já o mais elevado entre os campos) no curto prazo e da produção a longo prazo de acordo com a idade da família. Caso h esteja convergindo para 1, ou seja, o campo de conforto, o REDD a longo prazo causará redução do investimento potencial, da h, da produção e aumentará a dependência de produtos industrializados, o que pode comprometer a longo prazo a reprodução nas unidades desse campo. As famílias que convergem para o campo de excitação a investimentos são a maioria na amostra. Outro resultado é a qualificação dos serviços providos pelos agentes do agrário amazônico, utilizando a noção de paradigma tecnológico por trás das trajetórias tecnológicas e dos % de emissões de GEE por trajetória tecnológica, o que proporcionaria um critério justo e eficiente para um futuro regime de REDD no Brasil e auxiliará na concretização do seu objetivo.

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.

Identificação e estimação de ruído em redes DSL: uma abordagem baseada em inteligência computacional

Este trabalho propõe a utilização de técnicas de inteligência computacional objetivando identificar e estimar a potencia de ruídos em redes Digital Subscriber Line ou Linhas do Assinante Digital (DSL) em tempo real. Uma metodologia baseada no Knowledge Discovery in Databases ou Descobrimento de Conhecimento em Bases de Dados (KDD) para detecção e estimação de ruídos em tempo real, foi utilizada. KDD é aplicado para selecionar, pré-processar e transformar os dados antes da etapa de aplicação dos algoritmos na etapa de mineração de dados. Para identificação dos ruídos o algoritmo tradicional backpropagation baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) é aplicado objetivando identificar o tipo de ruído em predominância durante a coleta das informações do modem do usuário e da central. Enquanto, para estimação o algoritmo de regressão linear e o algoritmo híbrido composto por Fuzzy e regressão linear foram aplicados para estimar a potência em Watts de ruído crosstalk ou diafonia na rede. Os resultados alcançados demonstram que a utilização de algoritmos de inteligência computacional como a RNA são promissores para identificação de ruídos em redes DSL, e que algoritmos como de regressão linear e Fuzzy com regressão linear (FRL) são promissores para a estimação de ruídos em redes DSL.

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.

Análise do desenvolvimento de competências gerenciais na construção civil através do modelo da aprendizagem baseada em problemas adaptado ao contexto organizacional

Com a crescente e constante mudança da competitividade no ramo da construção civil, a velocidade com que novas tecnologias vêm sendo disponibilizadas, a quantidade e o acesso rápido a informação caracterizam um ambiente turbulento que requer uma grande capacidade de adaptação e aprendizagem nas organizações. Estas mudanças no cenário da engenharia civil e, consequentemente da gestão da produção das obras, exigem um engenheiro com perfil diferente do tocador de obras. Diante deste cenário, algumas alterações ocorreram, provocando mudanças neste novo perfil profissional dos engenheiros civis. Essa nova conjuntura exige um perfil mais apurado de tais profissionais, onde, o domínio sobre inovação, foco no cliente, planejamento, conhecimento de sistemas de gestão da qualidade, sustentabilidade e uma visão humanista se tornam vertentes indispensáveis. A pesquisa tem como foco de estudo a análise do desenvolvimento de competências do engenheiro civil gestor de obra. O objetivo principal da pesquisa foi: analisar, compreender e avaliar os resultados do processo de desenvolvimento de competências gerenciais de engenheiros civis gestores de obra, através da implantação em uma empresa construtora do modelo da Aprendizagem Baseada em Problemas adaptado ao contexto organizacional. A estratégia de pesquisa adotada foi à pesquisa-ação, pois contou com o trabalho em equipe e o comprometimento de mudança de todos os envolvidos. Os resultados alcançados analisaram o desenvolvimento das competências relacionadas ao contexto organizacional, à aprendizagem individual, coletiva e organizacional, além de, apontar problemas e possíveis soluções de gestão na empresa.

A aprendizagem baseada em problemas (ABP): uma aplicação na disciplina “Gestão empresarial” do curso de Engenharia Civil

A metodologia da Aprendizagem Baseada em Problemas (ABP), diferentemente dos métodos de ensino convencionais, é uma metodologia que usa problemas para diminuir a lacuna entre a teoria e a prática no processo de aprendizagem. Além de favorecer a construção de conhecimentos, se propõe a contribuir para o desenvolvimento de algumas capacidades profissionais não técnicas, consideradas importantes para a prática do engenheiro em uma sociedade em constantes e rápidas transformações. Este trabalho, uma pesquisa-ação, buscou vivenciar e analisar a eficiência do método durante sua aplicação na disciplina “Gestão Empresarial”, ministrada a alunos do penúltimo e último semestre do Curso de Graduação em Engenharia Civil. Os dados para a análise foram coletados por meio de observação participante do professor/tutor da disciplina e de relatórios de avaliação, nos quais os alunos opinavam sobre a ABP, suas vantagens e desvantagens e seu potencial para atingir os objetivos propostos. Nos três estudos de caso realizados, apesar de aplicados em turmas diferentes, evidenciam-se através dos relatórios apresentados pelos alunos e de avaliações feitas durante todo o processo, a ocorrência tanto da aprendizagem dos conhecimentos quanto o desenvolvimento de algumas habilidades e atitudes objetivadas pela disciplina, tais como: capacidade de pesquisa, desenvolvimento de espírito empreendedor e busca de conhecimentos inovadores. De forma geral, os alunos reagiram positivamente à ABP, o que sugere sua possível utilização nos contextos estudados. A metodologia também demonstrou ser um instrumento interessante de desenvolvimento profissional para o professor/tutor, no que concerne ao aprimoramento docente.

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.

Metodologia baseada em sistema fuzzy intervalar do tipo-2 para detecção e identificação de faltas de incipientes em motores de indução

Desde a incorporação da automação no processo produtivo, a busca por sistemas mais eficientes, objetivando o aumento da produtividade e da qualidade dos produtos e serviços, direcionou os estudos para o planejamento de estratégias que permitissem o monitoramento de sistemas com o intuito principal de torna-los mais autônomos e robustos. Por esse motivo, as pesquisas envolvendo o diagnóstico de faltas em sistemas industriais tornaram-se mais intensivas, visto a necessidade da incorporação de técnicas para monitoramente detalhado de sistemas. Tais técnicas permitem a verificação de perturbações, falta ou mesmo falhas. Em vista disso, essa trabalho investiga técnicas de detecção e diagnostico de faltas e sua aplicação em motores de indução trifásicos, delimitando o seu estudo em duas situações: sistemas livre de faltas, e sobre atuação da falta incipiente do tipo curto-circuitoparcial nas espiras do enrolamento do estator. Para a detecção de faltas, utilizou-se analise paramétrica dos parâmetros de um modelo de tempo discreto, de primeira ordem, na estrutura autoregressivo com entradas exógenas (ARX). Os parâmetros do modelo ARX, que trazem informação sobre a dinâmica dominante do sistema, são obtidos recursivamente pela técnica dos mínimos quadrados recursivos (MQR). Para avaliação da falta, foi desenvolvido um sistema de inferência fuzzy (SIF) intervala do tipo-2, cuja mancha de incerteza ou footprint of uncertainty (FOU), características de sistema fuzzy tipo-2, é ideal como forma de representar ruídos inerentes a sistemas reais e erros numéricos provenientes do processo de estimação paramétrica. Os parâmetros do modelo ARX são entradas para o SIF. Algoritmos genéricos (AG’s) foram utilizados para otimização dos SIF intervalares tipo-2, objetivando reduzir o erro de diagnóstico da falta identificada na saída desses sistemas. Os resultados obtidos em teste de simulação computacional demonstram a efetividade da metodologia proposta.

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.

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®.

Projeto e avaliação experimental de uma estratégia baseada em análise intervalar aplicada ao projeto de estabilizador de sistemas de potência robusto implementado em um sistema de geração de 10KVA

Neste trabalho, são apresentados a metodologia de projeto e resultados de testes experimentais de um estabilizador de sistema de potência (ESP), implementado em um sistema de geração em escala reduzida de 10 kVA, localizado no Laboratório de Controle e Sistema de Potência (LACSPOT) da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto do ESP é baseado em uma estratégia de controle robusto com ênfase em incertezas paramétricas estruturadas, as quais são tratadas com ferramentas da teoria de análise intervalar. Estas incertezas são decorrentes de mudanças do ponto de operação do sistema, que provocam variações nos parâmetros de um modelo matemático linearizado referente ao comportamento dinâmico do sistema elétrico de potência no referido ponto de operação. Para o projeto do ESP robusto intervalar, são realizados uma serie de ensaios experimentais com o propósito de estimar os parâmetros de modelos linearizados da planta, representando satisfatoriamente a dinâmica dos modos poucos amortecidos do sistema de geração interligado. O método de identificação é baseado em técnica de identificação paramétrica, baseado em mínimos quadrados. A partir de um conjunto de dados de entrada e saída, para cada ponto de operação, um modelo linear, do tipo auto-regressivo com entrada exógenos (ARX), estimado para fim de uso do projeto do ESP. Por fim, uma série de testes experimentais é realizada no sistema de geração interligado a rede elétrica local, com o propósito de verificar a efetividade da técnica de controle robusto intervalar proposta para a sintonia do ESP. A partir da análise da função custo do sinal de erro de desvio de potência elétrica na saída do gerador síncrono e a função custo do sinal de controle do ESP comprova-se experimentalmente o bom desempenho obtido pela técnica de controle proposta em comparação com uma técnica de controle clássica.