A propriedade distributiva da multiplicação: uma visão diagnóstica do processo

O objetivo deste estudo foi investigar a aplicação da propriedade distributiva da multiplicação nos contextos, numérico, algébrico e na resolução de problemas por alunos da Educação Básica de uma escola pública de Belém averiguando em que medida a aplicação da propriedade distributiva relaciona-se a dificuldades na aprendizagem matemática. Destacamos nesta investigação a avaliação diagnóstica e o erro como estratégia didática, como contribuições hermenêuticas no que tange às formas de verificar o processo de apropriação do conhecimento matemático. O estudo envolveu sujeitos de quinta e sétima séries do Ensino Fundamental e alunos do primeiro ano do Ensino Médio, num universo de quarenta e cinco sujeitos. A coleta foi realizada em dois momentos através de um teste apresentando três blocos de questões num total de treze situaçõesproblemas. Os procedimentos dos sujeitos quanto à aplicação da propriedade distributiva foram descritos em uma perspectiva de análise qualitativa. Os protocolos apresentados estiveram em função de buscar padrões de comportamento do entendimento dos sujeitos sobre a propriedade distributiva, bem como elucidar situações as quais denominamos de obstáculos didáticos. Como resultado, foi evidenciado que os alunos apresentaram dificuldade em trabalhar com a aplicação da propriedade distributiva quando esta se encontra no contexto de resolução de problemas, bem como, conteúdos como soma algébrica, estudos das variáveis, termos não semelhantes não são de domínio da maioria dos alunos.

Análise termoelástica experimental e computacional por elementos finitos da parede externa em concreto armado de um forno de cozimento de anodo

Nesta dissertação foi desenvolvido um estudo sobre o comportamento de uma estrutura em concreto armado submetida a elevadas variações térmicas. A estrutura analisada consiste na parede externa de um forno de cozimento de anodo utilizado na produção de Alumínio, e está submetida a variações térmicas de cerca de 125C devido à própria operação do forno. As motivações principais para o estudo foram a ocorrência de grandes deformações e o surgimento de fissuras na estrutura, o que poderia provocar a inutilização do forno. O objetivo do trabalho foi a investigação das causas destas patologias, assim como o estabelecimento de propostas para reforço da estrutura. Para isso, foram realizados estudos experimentais e computacionais do comportamento da estrutura. Inicialmente, a estrutura foi monitorada utilizando-se transdutores de deslocamento e sensores de temperatura (termopares), conectados a um sistema de aquisição de dados para obtenção e armazenamento automática das amostras ao longo do tempo. Em seguida, foram desenvolvidos modelos computacionais em Elementos Finitos com auxilio do programa computacional Algor, para determinação da distribuição de temperatura e as correspondentes tensões e deformações de origem térmica na estrutura. Nestes estudos, foram realizadas análises estacionárias e transientes de condução de calor, seguidas de análises de tensões de origem térmica. Como conclusão do estudo, tem-se que a metodologia proposta para a solução do problema foi bastante satisfatória, solucionando o problema de forma precisa, porém econômica.

Ambiente computacional interativo para auxílio do processo de ensino aprendizagem de matemática básica

A aprendizagem é um processo continuo permeado por construções e reconstruções do conhecimento, com a inserção do computador no processo de ensino aprendizagem, juntamente com a análise das abordagens da Psicologia Educacional e Educação Matemática, foi possível, neste trabalho, a elaboração de um prototipo computacional voltado para o auxilio a aprendizagem da matemática. Este prototipo e um ambiente computacional interativo para auxiliar o aprendizado das quatro operações básicas (adição, subtração,multiplicação e divisão). Assunto este de grande repercussão no ambiente escolar, pois se não aprendido adequadamente, apresenta sérios problemas na evolução do aprendizado matemático do estudante. O trabalho envolve quatro etapas: Aspectos teóricos sobre o processo de ensino aprendizagem, dando-se maior ênfase a abordagem construtivista; Processo de ensino aprendizagem de Matemática, suas dificuldades e perspectivas de mudanças mediante ao aprendizado auxiliado por meios computacionais; concepção e modelagem do prototipo seguido dos Resultados obtidos durante aplicações do mesmo, resultados esses favoráveis a proposta inicial do trabalho.

A Pedagogia da alternância na visão dos egressos da EFA de Porto Nacional - TO: a possibilidade de uma formação integral

Neste estudo analisamos como a Formação Integral dos Jovens, um dos pilares fins da rede de Centros Familiares de Formação por Alternância (CEFFA), vem se materializando na Escola Família Agrícola (EFA) de Porto Nacional e como se dá a participação de seus egressos nos diversos aspectos da vida social. A pesquisa baseia-se na abordagem qualitativa com perspectiva dialética, que aqui assume a forma de estudo de caso. Combinamos o uso da pesquisa bibliográfica com outros procedimentos metodológicos como a pesquisa documental, por meio da qual analisamos, entre outros, o Projeto Político e Pedagógico da EFA, relatórios, Leis da Educação e Pareceres. Realizamos, ainda, entrevistas do tipo semiestruturada com 14 egressos escolhidos, após a aplicação de um questionário respondido por 32 dos 103 estudantes que concluíram o Ensino Médio e o Ensino Profissionalizante na EFA, até o ano de 2006. Nos principais documentos da EFA de Porto Nacional, fica expressa a suposição de que a Escola pode contribuir para a Formação Integral de seus jovens, formando-os para a cidadania e construindo uma cultura de participação. A Educação do Campo, na história do Brasil, é um exemplo bem claro do descaso e da negação desse direito por parte do Estado brasileiro, no que diz respeito às políticas públicas para atender os povos do campo. É nesse vácuo da negação do direito, não só pelo próprio Estado, mas também, e principalmente, pelas classes dominantes de nosso país que nasce, no seio da sociedade civil de Porto Nacional, a Escola Família Agrícola, atendendo os jovens do campo daquela região. A EFA foi criada pela COMSAÚDE, uma instituição não-governamental, a partir de debates com as comunidades do campo de Porto Nacional e os Movimentos Sociais locais. Um dos objetivos da criação da Escola era o de atender os sujeitos do campo com uma Educação de qualidade e voltada para as especifidades dessa população, dando ênfase à Agricultura Familiar. A pesquisa concluiu que a Escola avança na medida em que trabalha o conhecimento a partir da leitura da realidade, à luz de outros conhecimentos e possibilidades no seu meio e que ela vem contribuindo para a Formação Integral e cidadã de seus jovens.

Processos de saúde e doença entre crianças institucionalizadas: uma visão ecológica

Este artigo discute aspectos do processo de saúde e doença entre crianças assistidas em um abrigo infantil de Belém, entre 2004 a 2005. Os dados foram coletados em fontes documentais e por meio de entrevista com técnicos da instituição. De um total de 287 crianças, constatou-se que 49,47% apresentavam doenças, deficiências e lesões corporais quando do seu encaminhamento ao abrigo, que podem ser associadas à situação de pobreza e negligência familiar experimentadas desde o nascimento. Em relação ao período de permanência na instituição, verificou-se que as crianças contraíram doenças infecto-contagiosas (42,5%) e manifestaram problemas de ordem emocional (18,83%), que podem estar relacionados às características ambientais da instituição proporção adulto/criança inadequada (1:8), superlotação do espaço (75/mês). Os resultados permitem concluir que a condição de saúde das crianças traduz as situações de privação material e emocional a que foram submetidas no convívio com a família e ao longo de sua permanência no abrigo. Nesses termos, os processos de saúde e doença são discutidos a partir de uma perspectiva ecológica, que reconhece fatores biológicos, sociais e culturais que constituem a família e o abrigo como contextos de desenvolvimento da criança institucionalizada.

A cultura ribeirinha entre o saber local e o saber global numa visão etnomatemática

Esta dissertação é o resultado de uma pesquisa que teve como objetivo analisar como um grupo de ribeirinhos, moradores da ilha João Pilatos (Ananindeua - PA), relaciona os conhecimentos ministrados no curso de formação para empreendedores rurais com os conhecimentos que possui da tradição ribeirinha e, em especial, os conhecimentos matemáticos. A parte empírica dessa pesquisa aconteceu em dois lugares e em momentos diferentes: o primeiro deles ocorreu na ilha João Pilatos, onde foram coletadas informações sobre o histórico das comunidades existentes na ilha, sobre os afazeres do cotidiano e sobre as práticas de pesca, de plantio, de coleta na floresta, de preparação do carvão e sobre a comercialização desses produtos. Nesse momento, os únicos recursos utilizados foram caderno e caneta para anotações e a técnica da escuta e do diálogo. O segundo momento ocorreu no curso de formação para empreendedores rurais ministrado pelo SENAR (Serviço Nacional de Aprendizagem Rural). Nesse local, minha participação no grupo estava restrita a escutar e olhar os gestos e expressões faciais de todos os presentes. Em função disso, a observação seguida de anotações foram as técnicas utilizadas durante esse período. Após o curso, foram realizadas entrevistas semi-estruturadas com os sujeitos dessa pesquisa com o objetivo de complementar as anotações feitas durante o curso. A Sociologia e a Etnomatemática foram as bases teóricas utilizadas na organização e análise das informações de campo. No campo da sociologia, busquei Antony Giddens, Renato Ortiz e Georges Balandier para analisar o fenômeno da globalização econômica e social sobre a cultura ribeirinha e Berger & Luckmann com a sua teoria "A construção social da realidade" para analisar o cotidiano e a produção de conhecimento na vida cotidiana. No campo da Etnomatemática, utilizei a Etnomatemática numa abordagem D'Ambrosiana e as pesquisas da área. Ao final das análises, no que diz respeito à matemática, percebi que ter domínio sobre os cálculos e fórmulas dessa área do conhecimento não era condição suficiente para que os sujeitos da pesquisa alcançassem o objetivo do curso, uma vez que tanto para os empreendedores quanto para os ribeirinhos a matemática era uma forma de ver e explicar o mundo que tinha significados específicos de cada contexto. A partir desse conflito cultural, é possível indicar que os sujeitos da pesquisa atingiriam o objetivo do curso e estabeleceriam o maior número de relações entre a matemática escolar e os saberes da tradição se a matemática estudada, no curso, fosse ressignificada no contexto ribeirinho. Como consequência da primeira análise, também é possível concluir que, mediante a concepção atualmente existente no ambiente escolar que separa e não apenas distingue os valores culturais, que considera a produção de conhecimentos proveniente apenas de ambientes acadêmicos científicos e que esses tipos de conhecimentos devem ser socializados de forma disciplinar, as possibilidades de um maior número de relações entre os saberes da tradição cultural e da tradição científica têm mais chances de ocorrer em ambientes não escolares.

Mineração de dados baseada em inteligência computacional: uma aplicação à determinação da tipologia de curvas de cargas

As concessionárias de energia, para garantir que sua rede seja confiável, necessitam realizar um procedimento para estudo e análise baseado em funções de entrega de energia nos pontos de consumo. Este estudo, geralmente chamado de planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica, é essencial para garantir que variações na demanda de energia não afetem o desempenho do sistema, que deverá se manter operando de maneira técnica e economicamente viável. Nestes estudos, geralmente são analisados, demanda, tipologia de curva de carga, fator de carga e outros aspectos das cargas existentes. Considerando então a importância da determinação das tipologias de curvas de cargas para as concessionárias de energia em seu processo de planejamento, a Companhia de Eletricidade do Amapá (CEA) realizou uma campanha de medidas de curvas de carga de transformadores de distribuição para obtenção das tipologias de curvas de carga que caracterizam seus consumidores. Neste trabalho apresentam-se os resultados satisfatórios obtidos a partir da utilização de Mineração de Dados baseada em Inteligência Computacional (Mapas Auto-Organizáveis de Kohonen) para seleção das curvas típicas e determinação das tipologias de curvas de carga de consumidores residenciais e industriais da cidade de Macapá, localizada no estado do Amapá. O mapa auto-organizável de Kohonen é um tipo de Rede Neural Artificial que combina operações de projeção e agrupamento, permitindo a realização de análise exploratória de dados, com o objetivo de produzir descrições sumarizadas de grandes conjuntos de dados.

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.

Programa computacional com interface gráfica para identificação estocástica de parâmetros modais de estruturas civis: aplicação em pontes e torres de linha de transmissão

O interesse no comportamento dinâmico de estruturas metálicas vem crescendo nas últimas décadas no Brasil, em decorrência de acidentes com colapso total de algumas estruturas devido às vibrações ambientes em diversas regiões do país. Na região amazônica, por exemplo, onde esse tipo de estrutura deve vencer obstáculos como florestas e rios de grande largura, casos de colapso total de estruturas metálicas também são relatados. O foco principal dessa dissertação é o estudo do comportamento modal de estruturas metálicas submetidas às vibrações ambientes cuja magnitude das forças de excitação é desconhecida. Dois estudos de caso são apresentados: no primeiro deles, o comportamento modal de uma torre de linha de transmissão de energia elétrica é investigado; e no segundo caso, tanto o comportamento modal como os níveis de desconforto de uma ponte são estudados. Os estudos realizados neste último caso visam avaliar os níveis de desconforto da ponte quando submetida às excitações ambientes como rajadas de vento e o tráfego de veículo de acordo a norma brasileira NBR 8800 (1986). Em ambos os estudos de caso foram realizadas análises experimentais e computacionais. Na etapa experimental, ambas as estruturas foram monitoradas com emprego de um conjunto de acelerômetros de baixa freqüência e também de um sistema de aquisição apropriados para ensaios de vibração de estruturas civis. Como é muito difícil medir a magnitude das forças de excitação ambientes, foram utilizados os métodos de identificação estocásticos SSI-DATA e SSI-COV para extração de parâmetros modais de estruturas civis a partir somente dos dados de resposta coletados nos ensaios de vibração. Entre as atividades desenvolvidas nessa etapa, destaca-se a criação de um programa computacional com recursos do Graphical User Interface (GUI) da plataforma Matlab®, destinado à identificação modal de estruturas civis com o emprego dos referidos métodos estocásticos. Esse programa é constituído de três módulos: o primeiro é destinado ao processamento e tratamento dos sinais coletados nos ensaios de vibração; o segundo é utilizado para adicionar as informações do posicionamento dos acelerômetros utilizados nos arquivos dos sinais de resposta; e o terceiro e último módulo é destinado à identificação a partir dos arquivos de dados de resposta processados nos dois primeiros módulos. Na etapa das análises teóricas, foram criados modelos numéricos utilizando o método dos elementos finitos para simular o comportamento dinâmico das estruturas analisadas. Comparando os resultados obtidos em ambas as etapas de análise, verifica-se que resultados experimentais e teóricos apresentaram parâmetros bastante próximos entre si nos primeiros modos de vibração. Os resultados experimentais mostraram que ambos os métodos estocásticos foram muito eficientes na identificação das estruturas ensaiadas.

Ferramenta computacional para análise do potencial de bombeamento de água utilizando aerogeradores de pequeno porte acoplados a motobombas por meio de inversores de frequência

O objetivo desta dissertação é desenvolver uma ferramenta computacional para a análise do potencial de bombeamento de água com base nos valores de velocidades de vento de uma localidade, utilizando um aerogerador de pequeno porte acoplado a um conjunto motobomba convencional, por intermédio de um inversor de frequência. No trabalho são apresentados dois métodos para o cálculo da vazão. O método 1 utiliza um modelo teórico, enquanto que no método 2 o modelamento é feito a partir de dados de bombeamento obtidos em laboratório. Os dois métodos descrevem o funcionamento de um sistema de bombeamento de água envolvendo os equipamentos citados. Utilizando os modelos matemáticos descritos, foi criado um programa em linguagem Delphi®, para a obtenção dos valores de vazão e volume de água bombeada, além do número de pessoas que podem ser atendidas, com base nos dados de velocidade de vento do local, para com isso, ser possível analisar a viabilidade ou não de instalação do sistema. O funcionamento do programa é descrito através de um exemplo, que contém valores reais de velocidade de vento, e cujos resultados são analisados de forma a possibilitar seu entendimento.

Ferramenta computacional para dimensionamento e avaliação de desempenho de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica

Esta dissertação apresenta a utilização alguns modelos matemáticos disponíveis na literatura para representar as etapas de processamento da energia em um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica (SFCR). Além disso, propõem-se dois modelos representativos do comportamento da potência elétrica em situações de limitação de potência do inversor e das perdas elétricas em função do carregamento. Todas as modelagens estão implementadas computacionalmente no ambiente GUIDE do MATLAB, o que permite a análise, auxilia no dimensionamento e viabiliza a simulação da operacionalidade e consequente contribuição energética de SFCRs com diferentes tamanhos relativos. No trabalho ainda é mostrada a interface da ferramenta computacional desenvolvida e a validação dos dados gerados pelo programa com dados medidos experimentalmente de SFCRs, a qual evidencia a eficácia dos modelos utilizados e a melhora na precisão. Ao final são mostradas estimativas energéticas para cinco cidades brasileiras, além de exemplos de análise dos dados gerados pela ferramenta computacional.

A Política educacional para o Maranhão: uma (re)visão nas diretrizes e estratégias para a reestruturação do ensino médio

A presente dissertação objetiva analisar as mediações entendidas como mecanismos e ações propostas pela SEDUC/MA, a partir da LDB - Lei nº 9.394/96, das DCNEM, dos PCNEM e das Diretrizes e Estratégias para a Política Educacional do Estado do Maranhão, que orientaram a reestruturação do ensino médio. Explicita os fundamentos e os princípios da reforma do ensino médio levando em consideração o contexto socioeconômico e político que influenciaram a definição de políticas e diretrizes educacionais desde os anos de 1990; analisa as diretrizes e estratégias definidoras da política educacional no Estado e verifica a implementação das mediações adotadas pela SEDUC/MA para concretização dessa política. É uma pesquisa documental de cunho qualitativo, fundamentada no materialismo histórico dialético, tendo como procedimentos a revisão da literatura, a análise documental e a análise dos mecanismos e ações que foram adotas pela Secretaria para a implementação de sua política de ensino médio. No percurso do estudo, ficou evidenciada a influência do contexto global de mundialização do capital e de reestruturação produtiva, bem como as políticas educacionais em nível nacional sobre a política educacional maranhense. Tais influências foram explicitadas nos diplomas legais que indicaram os princípios e as diretrizes que orientaram a organização administrativa e pedagógica dos sistemas de ensino e das escolas, com destaque para a interdisciplinaridade, a contextualização e a formação de competências. O estudo demonstrou, ainda, que as diretrizes e estratégias que nortearam a política educacional do Estado do Maranhão e os mecanismos implementados para a sua efetivação - os Referenciais Curriculares do Ensino Médio, as Diretrizes para a Avaliação da Aprendizagem e o Plano de Formação -, apresentaram fragilidades em suas concepções e em seu processo de implementação com reflexo nos indicadores de desempenho escolar. Também revelou que estas estratégias não produziram a qualificação do ensino médio no Estado.

Desenvolvimento de um algoritmo computacional MoM 3D aplicado em nanoplasmônica

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo computacional para análise do espalhamento eletromagnético de nanoestruturas plasmônicas isoladas. O Método dos Momentos tridimensional (MoM-3D) foi utilizado para resolver numericamente a equação integral do campo elétrico, e o modelo de Lorentz-Drude foi usado para representar a permissividade complexa das nanoestruturas metálicas. Baseado nesta modelagem matemática, um algoritmo computacional escrito em linguagem C foi desenvolvido. Como exemplo de aplicação e validação do código, dois problemas clássicos de espalhamento eletromagnético de nanopartículas metálicas foram analisados: nanoesfera e nanobarra, onde foram calculadas a resposta espectral e a distribuição do campo próximo. Os resultados obtidos foram comparados com resultados calculados por outros modelos e observou-se uma boa concordância e convergência entre eles.

Desenvolvimento de métodos de processamento e inteligência computacional no ECG ambulatorial

A monitorização ambulatorial do eletrocardiograma (ECG) permite seguir as atividades cotidianas do paciente durante períodos de 24 horas (ou ainda maiores) possibilitando o estudo de casos que pudessem ter episódios arrítmicos fatais. Entretanto, o maior desafio tecnológico que este tipo de monitorização enfrenta é a perda de informação pela presença de ruídos e artefatos quando o paciente se move. A análise do intervalo QT de despolarização e repolarização ventricular do eletrocardiograma superficial é uma técnica não invasiva com um grande valor para a diagnose e prognósticos de cardiopatias e neuropatias, assim como para a predição da morte cardíaca súbita. A análise do desvio padrão do intervalo QT proporciona informação sobre a dispersão (temporal ou espacial) da repolarização ventricular, entretanto a influencia do ruído provoca erros na detecção do final da onda T que são apreciáveis devido ao fato dos valores pequenos do desvio padrão do QT tanto para sujeitos patológicos e quanto para os sãos. O objetivo geral desta tese é melhorar os métodos de processamento do sinal de ECG ambulatorial usando inteligência computacional, especificamente os métodos relacionados com a detecção do final da onda T, e os de reconhecimento morfológico de batimentos que invalidam a análise da variabilidade do intervalo QT. É proposto e validado (em termos de exatidão e precisão) um novo método e algoritmo para estimar o final da onda T baseado no calculo de áreas de trapézios, empregando sinais da base de dados QT da Physionet. O desempenho do método proposto foi testado e comparado com um dos métodos mais usados para detectar o final da onda T: o método baseado no limiar na primeira derivada. O método de inteligência computacional sugerido combina a extração de características usando o método de análise de componentes principais não lineares e a rede neural de tipo perceptron multicamada. O método de áreas de trapézios teve um bom desempenho em condições ruidosas e não depende de nenhum limiar empírico, sendo adequado para situações com níveis de elevados de ruído de banda larga. O método de reconhecimento morfológico de batimentos foi avaliado com sinais ambulatoriais com e sem artefatos pertencentes a bases de dados de prestigio internacional, e mostrou um bom desempenho.

Simulação computacional no auxílio à tomada de decisão nos processos industriais: utilizando a ferramenta Tecnomatix Plant Simulation 9.0

Atualmente existem inúmeros processos produtivos automatizados, os quais vêm se tornando cada vez mais complexos em função das necessidades do mundo moderno e, portanto, demandam nas fases de projetos e de implementação ferramentas de engenharia cada vez mais poderosas para modelá-los e analisá-los da maneira mais eficiente possível. Nesse ambiente de crescente pressão por resultados positivos, racionalização e aprimoramento de recursos internos, que a ferramenta computacional Tecnomatix Plant Simulation 9.0, surge como um caminho para a obtenção de competitividade produtiva. Ressaltando ainda que, o estudo proposto é de grande relevância para os profissionais da gestão produtiva, os quais almejam resultados que minimizem custos e maximizem lucros.