Realidade aumentada e gamificação : desenvolvimento de aumentações num manual escolar de educação musical

Comunicação publicada nas atas do 3º Encontro sobre Jogos e Mobile Learning – EJML 2016, Universidade de Coimbra, 8 de maio de 2016

Projecto de uma unidade de transformação de um pescado num navio congelador

O presente trabalho de projecto visa abordar as temáticas de concepção de projecto de uma unidade de transformação de pescado, num navio congelador vocacionado para captura de crustáceos (camarões, gambas e lagostins). Numa embarcação de 55 metros de arrasto pela popa, efectua-se a captura em mar alto de crustáceos, procede-se à sua lavagem, congelação, vidragem, calibragem e embalagem, de forma que o produto esteja pronto a entrar no circuito comercial, quando a embarcação atracar no porto mar, respeitando o princípio do “Tripé Frigorífico” e seus pontos chaves: Produto São – Arrefecimento Imediato – Cadeia de Frio Contínuo. Com base neste princípio todo o projecto é desenvolvido, apresentando a matéria de fundamento e respectivos cálculos matemáticos de um trabalho desta natureza, conciliando-os com a explicação científica e suporte de engenharia que os sustentam, pretendendo-se que esta seja simples e clara, de fácil leitura não só para quem esteja familiarizado com o tema, mas também para os leigos na matéria.

PergNET: sistema de apoio ao estudo através da realização de jogo didácticos

Uma forma suplementar de apoio ao estudo do aluno, numa disciplina, será o de permitir que os alunos testem os conceitos apreendidos durante o seu processo de estudo pessoal através de jogos didácticos. Estes jogos, realizados individualmente ou em grupo, apresentam um conjunto de perguntas de desafio onde cada interveniente irá seleccionar uma resposta. Esta forma de realização de um questionário aparece aliada à componente lúdica de um jogo que possibilita a aprendizagem progressiva e incremental com o valor acrescentado de permitir aos intervenientes a discussão sobre o tópico da pergunta, sobre as respostas e sobre outros aspectos relacionados com a temática consolidando o seu conhecimento. O desenvolvimento de jogos de uma forma distribuída apresenta alguns desafios, nomeadamente, a sincronização entre os diversos intervenientes e a ultrapassagem de dificuldades inseridas por firewalls e NATs. Estes problemas devem ser resolvidos por uma camada de comunicação que suporte o desenvolvimento de aplicações distribuídas. O objectivo principal deste trabalho foi a criação desse sistema de comunicações baseado na tecnologia .NET, que permite interligar vários utilizadores localizados em redes privadas ou pública. A infra-estrutura possibilita a constituição de diversos grupos de participantes sendo possível o envio de mensagens ponto a ponto e a difusão de mensagens para o grupo. A avaliação da infra-estrutura de comunicações foi realizada através de uma aplicação de apoio ao estudo dos alunos por meio de jogos didácticos, mostrando que os problemas enunciados foram resolvidos.

Histórias com matemática

Com este estudo pretendo perceber qual o contributo das histórias com matemática no envolvimento dos alunos em tarefas de geometria e o papel das representações no desenvolvimento dos seus raciocínios, bem como perceber que aspectos relativos ao sentido espacial e ideias geométricas surgem. Para aprofundar e contextualizar o problema defini as seguintes questões de investigação: 1. Que relação estabelecem e que tipo de representações utilizam os alunos em tarefas matemáticas criadas a partir de contextos de histórias com matemática? 2. Como evoluem as representações matemáticas dos alunos, ao longo da resolução das diferentes sequências de tarefas apresentadas? 3. Que aspectos relativos ao sentido espacial e outras ideias geométricas surgem, ao longo da resolução das diferentes tarefas? O trabalho apresentado foi desenvolvido numa turma de 3ºano de escolaridade que tem vindo a desenvolver o sentido espacial e a construir ideias geométricas, com base na experimentação e interacção. Para um acompanhamento mais consistente, focou-se a atenção num grupo de quatro alunos com quem se interagiu de forma mais persistente e do qual foram analisados os registos escritos. Contudo, também foram elementos de análise as respostas surgidas após a discussão em grande grupo, dado que a interacção nesta turma gerou, de forma muito consistente, a compreensão e articulação dos conceitos abordados. Para o desenvolvimento deste estudo optou-se por uma metodologia de investigação de natureza qualitativa, tendo em conta que a principal agente de recolha de dados foi a investigadora e que a mesma foi feita no ambiente natural dos alunos. Para além disso, é ainda importante salientar que os documentos de análise são constituídos por produções dos alunos, onde interessou mais o processo que os resultados. A recolha de dados ocorreu ao longo de dezassete sessões em sala de aula, tendo as mesmas sido dinamizadas, inicialmente, com maior incidência, por mim e depois, em estreita colaboração com o professor da turma. As três sequências de tarefas apresentadas aos alunos foram construídas por mim e procuraram incidir, fundamentalmente no desenvolvimento do sentido espacial dos alunos, designadamente em ideias geométricas que se relacionam com a Reflexão, os Eixos de simetria de figuras e a Projecção de sombras, vista como uma reflexão provocada pela incidência de luz contra um corpo. Estas serviram para desenvolver ou aprofundar os conceitos referidos e, ii também, perceber como a sombra se forma e transforma, de acordo com a posição ou incidência de maior ou menor quantidade de luz. Para a construção das três sequências de tarefas realizadas pelos alunos utilizaram-se três histórias com matemática: Grejniec (2002), Magalhães (2008) e Torrado (2005). As sequências de tarefas apresentadas bem como os conceitos nelas abordados surgiram a partir de modelos matemáticos apresentados nos livros escolhidos para desenvolver este trabalho. Em A que Sabe a Lua? e o O Rapaz do Espelho, os modelos matemáticos estão presentes tanto na narrativa como na ilustração, o mesmo não acontece em O Homem sem Sombra, onde o modelo matemático é apenas desenvolvido no texto. Os resultados deste trabalho levantam novas questões susceptíveis de outras pesquisas. Interessa saber, num estudo mais alargado, de que modo é que o método de ensino utilizado e o papel do professor, enquanto mediador no processo de ensino-aprendizagem, influenciam a construção e articulação de conceitos ligados ao desenvolvimento do sentido espacial e construção de ideias geométricas e, também, a aspectos ligados com as expectativas dos alunos, relativamente à aprendizagem dos tópicos da área da Matemática, no 1º Ciclo do Ensino Básico.

Técnicas preditivas aplicadas a controlo de processos

A necessidade que as indústrias têm, hoje em dia, de lidar com processos cada vez mais complexos, onde a quantidade de variáveis a controlar e restrições processuais a impor aumentou exponencialmente nas últimas décadas. Uma maior competitividade e eficiência, lado-a-lado com a redução de custos, proporcionou à comunidade científica e industrial explorar mais profundamente o controlo de processos, com vista à construção de técnicas avançadas para fazer face a estas exigências. O controlo preditivo baseado em modelos - MPC- engloba diversas classes de controladores que utilizam algoritmos de predição/previsão e modelos matemáticos representativos do sistema, que juntamente com restrições processuais permitem operar junto de referências e tornar o controlo mais eficiente e seguro. O sucesso do MPC nos sistemas lineares com restrições deve-se, sobretudo, ao facto de reduzir o problema de optimização a um problema de programação quadrática, de fácil implementação e resolução. Além do mais, trata-se de um tipo de controlo bastante flexível e, ao mesmo tempo, mais robusto que o controlo clássico ou convencional, já que pode lidar com processos multivariáveis sem precisar de alterações significativas na sua construção. Neste trabalho aplicam-se técnicas de controlo preditivo a processos não lineares multivariáveis. Estuda-se, ainda, o desempenho desta classe de controladores comparando-a com técnicas de controlo convencional. Nomeadamente, estuda-se um sistema de três tanques em que o caudal é manipulado através de válvulas com característica não linear. O processo é modelado através de princípios de conservação e é validado por um conjunto real de ensaios que permitiu, ainda, obter experimentalmente a característica das válvulas. O modelo validado permitiu desenvolver um controlador preditivo multivariável para controlar os níveis da instalação. Demonstra-se que os controladores preditivos apresentam grandes vantagens em relação ao controlo clássico com malhas independentes.

A natureza da tarefa e os desafios da gestão curricular

Propomo-nos reflectir em torno da forma como a natureza da tarefa pode marcar significativamente o trabalho desenvolvido na sala de aula, quer no que respeita ao nível cognitivo envolvido, quer no que toca ao desenvolvimento nos alunos das capacidades transversais valorizadas no Programa de Matemática do Ensino Básico. Iremos também equacionar a gestão curricular enquanto responsabilidade do professor, centrando a nossa atenção no modo como uma tarefa pode constituir um ponto de partida de descoberta de conceitos matemáticos, e como o seu encadeamento com outras pode conduzir à conexão entre vários conteúdos e a uma abordagem curricular integrada. Será dada visibilidade a estas questões através da partilha de uma situação de aprendizagem desenvolvida em sala de aula, no âmbito do Programa de Formação Contínua de Matemática para Professores dos 1.º e 2.º Ciclos, na qual serão apresentadas e analisadas as produções dos alunos.

As capacidades transversais no novo programa do ensino básico : desafios da sua integração

Um dos pontos fortes do Novo Programa de Matemática do Ensino Básico (NPMEB) é, no meu ponto de vista, a sua ênfase nas capacidades transversais, nomeadamente a resolução de problemas, a comunicação e o raciocínio matemáticos. Poderemos questionar, em primeiro lugar, em que medida é que a integração curricular destas três capacidades constitui um aspecto distintivo do NPMEB. Se analisarmos os programas anteriores de Matemática do ensino básico, constatamos que os mesmos referenciam o desenvolvimento destas capacidades como uma das finalidades do ensino da Matemática no ensino básico, fazendo também parte dos objectivos gerais de ciclo. Não se trata, pois, de uma novidade: algo eventualmente ausente nos anteriores programas. O que me parece que é nitidamente distintivo é o modo como se encara a sua integração curricular no NPMEB.

O processo de demonstrar na aula de matemática : um olhar sobre a comunicação emergente

Apresentação da conferência plenária O processo de demonstrar na aula de matemática: Um olhar sobre a comunicação emergente no “Encontro de Investigação em Educação Matemática 2010 Comunicação no Ensino e na Aprendizagem da Matemática” promovido pela Secção de Educação Matemática da Sociedade Portuguesa de Ciências da Educação, Abril de 2010, Costa da Caparica

Se não sabe, porque pergunta? : as perguntas dos alunos e a interpretação de problemas

Com este estudo procurou-se investigar como reagiam os alunos de uma turma do 3º ano de escolaridade colocados perante a tarefa de formularem perguntas no sentido de transformarem contextos em problemas. Os contextos fornecidos como estímulo consistiam em situações, apresentadas sob a forma de texto, com informação suficiente para constituírem problemas matemáticos através de uma ou várias perguntas. Os dados das situações envolviam relações multiplicativas. Os alunos foram convidados a responder a perguntas formuladas por si mesmos num ambiente de avaliação. Através de uma metodologia qualitativa procurou-se observar a adequação da pergunta do aluno ao contexto da situação apresentada e, por outro lado, observar a sua compreensão da situação através da relação entre a pergunta formulada e a resposta dada. Dado o ambiente de avaliação em que os alunos se encontravam, a discussão do estudo incide na maior ou menor adequação das perguntas dos alunos ao contexto da situação fornecida ou às suas competências para as resolver.

Aprender a ler música sem partitura

Aprendemos a falar ouvindo, balbuciando sons, reconhecendo palavras, imitando, repetindo, percebendo, experimentando e “improvisando” frases. Falando, vamos aprendendo a pensar e a comunicar. Só passados uns anos aprendemos a ler. Fazer música antes de aprender a ler, antes mesmo de tocar um instrumento, é o percurso pedagógico que escolhemos para os nossos alunos. Neste workshop, a canónica trindade “ritmo - melodia - harmonia” estará presente em jogos, lengalengas e canções tradicionais que permitem ~ a crianças, jovens ou adultos - aprender brincando. Servir-nos-emos de sons, de palavras e de movimento e usaremos técnicas seculares como nomes de notas ou fonomímicas. Cantar e associar sílabas ou gestos à duração e à altura relativa dos sons (em linhas melódicas ou sequências harmónicas) desenvolve a audição, a memória, permite imitar com mais precisão, ouvir interiormente, “ler música” sem perder o contacto visual com o professor e “reagindo musicalmente”. Estas técnicas favorecem a concentração e o “saber estar” em grupo e permitem “visualizar” o desenvolvimento auditivo dos alunos, saber' em “tempo real” como ouvem/percebem música ou, simplesmente, se estão a ouvir/perceber. Queremos que os nossos alunos aprendam a ler, cantando, (inicialmente) sem partitura e com prazer.

De que riem os surdos ?

Sabe-se que a interacção entre crianças assenta em brincadeiras alegres e sonoras onde o Riso e o Humor próprio daquelas idades, liga incessantemente os jogos, num fio de tempo interminável. Os primeiros momentos de relação entre humanos são auditivos, fazem-se de risos, de vocalizações sem sentido especial, são rudimentos da comunicação que se fundam a partir de elementos básicos. A evolução destas relações sociais com base nas “alegres experiências” de infância tem continuidade no futuro dos indivíduos. O Humor e a sua expressão natural, o Riso, continuará a unir-nos, a ser contagiante, a ser um dos factores de socialização mais importantes ao longo da vida. Uma criança com surdez congénita vive privada de manifestações relacionais com base no audível, muitas das interacções precoces, mediadas pelo Humor infantil e pelo Riso aglutinador, estarão diminuídas. Cremos que esta privação terá consequências no desenvolvimento da sensibilidade ao Humor e que isso resultará num prejuízo em esferas de aquisição cognitiva relacionadas com a socialização, ou com uma certa inteligibilidade do mundo que se faz nestes territórios. Quisemos neste estudo saber se as crianças surdas interpretam as situações humorísticas de forma diferente das ouvintes e se perante uma mesma sequência de situações humorísticas, as crianças surdas expressam o seu humor em momentos diferentes dos ouvintes e com reacções diferentes. Criámos uma situação experimental em que comparámos reacções de crianças ouvintes e de crianças surdas a um mesmo estímulo humorístico procurando inferir diferenças na sensibilidade ao Humor. Os resultados suscitaram reflexões e perguntas novas. Levantam-se questões de ordem sociológica, cultural e pedagógica de difícil contorno e somos alertados para aspectos específicos no ensino e desenvolvimento das crianças surdas, ensaiando-se olhares mais amplos na tela da diversidade.

O projecto matactiva no ISCAP

A partir do ano 2007/2008 todos os cursos do ISCAP foram adequados ao Processo de Bolonha, o que pressupõe várias mudanças a nível dos papéis do professor e do aluno, das metodologias e da avaliação. A carga horária semanal das disciplinas da Matemática foi bastante reduzida, por isso foi necessário desenvolver novas estratégias e metodologias de apoio ao aluno. Para complementar as aulas teóricas e práticas desenvolvemos um projecto com o nome MatActiva baseado na plataforma Moodle, disponibilizada pelo PAOL (Projecto de Apoio On-Line). O Moodle permite usar a linguagem TEX para criar materiais que utilizam símbolos matemáticos. Fazendo uso desta funcionalidade, criámos um conjunto de recursos interactivos de fácil utilização. No MatActiva os estudantes têm acesso a um conjunto diversificado de materiais: apontamentos teóricos que lhes fornecem, não só os pré-requisitos necessários para as disciplinas de matemática, mas também material de acompanhamento aos respectivos programas. Para isso, criaram-se vários recursos sendo os testes de escolha múltipla os mais procurados pelos alunos. Estes testes podem ser realizados e corrigidos on-line e para cada resposta errada existe um feedback de resolução. Como o ISCAP recebe alunos ERASMUS e estes frequentam a disciplina de Matemática, foi também desenvolvido material em inglês. Os principais objectivos do nosso projecto são motivar os alunos, encoraja-los a superar as suas dificuldades de uma forma autónoma, permitindo-lhes aumentar a sua autoconfiança e gosto pela aprendizagem da Matemática, assim como fomentar a comunicação professor-aluno e aluno-aluno.

Gestão de riscos na construção de túneis e obras subterrâneas

Na engenharia civil, a construção de túneis e obras subterrâneas sempre foi particularmente afectada por incidentes, nomeadamente colapsos com consequências trágicas, a que nos últimos anos se tem dado uma maior importância. O elevado grau de incerteza que caracteriza este tipo de obras, devido à variável e complexa envolvente geológica, pode muitas vezes sujeitá-las a problemas que põem em causa a sua estabilidade e consequentemente a sua segurança e sustentabilidade económica. A análise destes incidentes e a preocupação de mitigar as suas consequências conduziu a que, organizações internacionais, particularmente as grandes empresas seguradoras, dirigissem a sua atenção para o problema, a ponto de desenvolverem procedimentos adequados à gestão dos riscos que estes obras envolvem. A gestão de riscos em obras subterrâneas tem cada vez mais um papel relevante neste tipo de empreendimentos na identificação, estudo e mitigação dos perigos que põem em causa a sua construção e consequentemente originam derrapagens financeiras. Deste modo, torna-se uma ferramenta de tomada de decisões importante para os elementos responsáveis actuarem de modo atempado no controlo da obra de forma a evitar qualquer tipo de desvio técnico e económico e garantir a sua qualidade. Este Trabalho Final de Mestrado pretende fazer um levantamento e uma sistematização da temática da gestão dos riscos que ocorrem durante a construção de túneis e obras subterrâneas. Neste, são abordados, primeiramente os processos e os princípios globais de gestão de riscos em empreendimentos, os diferentes tipos de riscos e a sua respectiva gestão. Seguidamente, é abordada a aplicação destes princípios à geotecnia e construção de obras subterrâneas e os seus procedimentos. São analisados os diversos mecanismos de colapso de túneis, as suas causas prováveis, incluindo a componente geológica, as várias medidas de monitorização e mitigação dos mesmos. Por fim, é feito um breve resumo das ferramentas que podem ser utilizadas na gestão e monitorização do processo de construção, recorrendo a métodos lógicos e matemáticos.

Determinação de dados fiabilísticos baseados em testes acelerados de vida

Os testes acelerados de vida são realizados com o objectivo de estimar determinados parâmetros fiabilísticos, referentes a um determinado tipo de bem, despoletando a ocorrência de um dado modo de falha específico, num período de tempo mais reduzido do que aquele em que, em condições de normal operação se verificaria. Torna-se assim possível, através da utilização dos testes acelerados de vida e dos modelos matemáticos de extrapolação de dados, prever a ocorrência de falhas e dos seus modos, permitindo assim realizar alterações aos projectos em estudo, antes mesmo de estes serem disponibilizados no mercado. O emprego deste tipo de metodologia possibilita às organizações uma economia de tempo na determinação dos dados de vida dos bens, o que se reflecte numa grande vantagem face aos testes realizados para normais condições de operação. No presente documento é feita uma abordagem muito objectiva dos conceitos de fiabilidade de modo a poder perceber os conceitos teóricos em que assentam as metodologias relacionadas com os testes acelerados de vida, bem como o estudo e análise das teorias que servem por base aos testes acelerados. No presente documento são analisados os modelos matemáticos de extrapolação de dados dos testes acelerados de vida, tais como o modelo de Arrhenius, o modelo de Eyring, o modelo da Lei da Potência Inversa e o modelo de Bazovsky. Para uma melhor compreensão dos conceitos é feita uma análise às distribuições mais utilizadas em fiabilidade, caso da distribuição de Weibull, da distribuição Normal e da distribuição Lognormal. Para implementar os conceitos e metodologias estudadas, obtiveram-se dados referentes a testes acelerados de vida de um óleo isolante de um transformador eléctrico, implementou-se a metodologia relacionada com o modelo da Lei da Potência Inversa através do software ALTA 8 e determinaram-se os parâmetros fiabilísticos correspondentes. De outro modo, foi ainda utilizado um método detalhado de resolução, utilizando o software Weibull++ 8, para posterior comparação de resultados.

Simulação e optimização de tempo de recuperação de um modulador de impulso de alta tensão

presente dissertação tem como objectivo a análise e simulação de um Modulador de Impulso de Alta Tensão (este circuito tem como finalidade substituir o modulador actual do ISOLDE/CERN), utilizando programas de simulação e de implementação de modelos matemáticos respectivamente no Orcad-Pspice e o Matlab-Simulink. Estudou-se o modulador de impulso de alta tensão projectado para o ISOLDE/CERN, e analisou se o seu funcionamento em função do tempo de recuperação e sobreelevação da tensão na carga, os dois parâmetros mais importantes do sistema. Descreveu-se a operação do modulador de impulso de alta tensão baseado no gerador de MARX, desenvolvido no ISEL em pareceria com o CERN, estudou-se o funcionamento deste tipo de circuito baseado na tecnologia de semicondutores. Desenvolveu-se um modelo matemático que descreve a operação do modulador e implementou-se em MATLAB. Fez-se uma análise comparativa dos resultados obtidos experimentalmente com os de simulações obtidos em MATLAB e em PSPICE, e estudaram-se as limitações destes programas na análise do circuito.