Questões sociocientíficas e o pensamento complexo : tecituras para o ensino de ciências

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Educação, Programa de Pós-Graduação em Educação, 2016.

Commercial Use of WS-PGRADE/gUSE

Although originally an academic and research product, the WS-PGRADE/gUSE framework is increasingly applied by commercial institutions too. Within the SCI-BUS project, several commercial gateways have been developed by various companies. WS-PGRADE/gUSE is also intensively used within another European research project, CloudSME (Cloud-based Simulation Platform for Manufacturing and Engineering). This chapter provides an overview and de-scribes in detail some commercial WS-PGRADE/gUSE based gateway implemen-tations. Two representative case studies from the SCI-BUS project, the Build and Test portal and the eDOX Archiver Gateway are introduced. An overview of WS-PGRADE/gUSE based gateways for running simulation applications in the cloud within the CloudSME project is also provided.

Nanotoxicologia: contribuição para a avaliação da segurança de nanomateriais

Background: Products containing nanomaterials (NMs) are increasingly being used in a wide range of applications in science, industry and biomedicine.

Inexact restoration approaches to solve mathematical program with complementarity constraints

Mathematical Program with Complementarity Constraints (MPCC) finds applica- tion in many fields. As the complementarity constraints fail the standard Linear In- dependence Constraint Qualification (LICQ) or the Mangasarian-Fromovitz constraint qualification (MFCQ), at any feasible point, the nonlinear programming theory may not be directly applied to MPCC. However, the MPCC can be reformulated as NLP problem and solved by nonlinear programming techniques. One of them, the Inexact Restoration (IR) approach, performs two independent phases in each iteration - the feasibility and the optimality phases. This work presents two versions of an IR algorithm to solve MPCC. In the feasibility phase two strategies were implemented, depending on the constraints features. One gives more importance to the complementarity constraints, while the other considers the priority of equality and inequality constraints neglecting the complementarity ones. The optimality phase uses the same approach for both algorithm versions. The algorithms were implemented in MATLAB and the test problems are from MACMPEC collection.

Numerical optimization experiments using the hyperbolic smoothing strategy to solve MPCC

In this work we solve Mathematical Programs with Complementarity Constraints using the hyperbolic smoothing strategy. Under this approach, the complementarity condition is relaxed through the use of the hyperbolic smoothing function, involving a positive parameter that can be decreased to zero. An iterative algorithm is implemented in MATLAB language and a set of AMPL problems from MacMPEC database were tested.

Reconfigurable IEEE1451-FPGA based weblab infrastructure

Weblabs are spreading their influence in Science and Engineering (S&E) courses providing a way to remotely conduct real experiments. Typically, they are implemented by different architectures and infrastructures supported by Instruments and Modules (I&Ms) able to be remotely controlled and observed. Besides the inexistence of a standard solution for implementing weblabs, their reconfiguration is limited to a setup procedure that enables interconnecting a set of preselected I&Ms into an Experiment Under Test (EUT). Moreover, those I&Ms are not able to be replicated or shared by different weblab infrastructures, since they are usually based on hardware platforms. Thus, to overcome these limitations, this paper proposes a standard solution that uses I&Ms embedded into Field-Programmable Gate Array (FPGAs) devices. It is presented an architecture based on the IEEE1451.0 Std. supported by a FPGA-based weblab infrastructure able to be remotely reconfigured with I&Ms, described through standard Hardware Description Language (HDL) files, using a Reconfiguration Tool (RecTool).

Modelação e dimensionamento de estruturas

O presente relatório refere-se ao trabalho desenvolvido durante o período de estágio curricular enquadrado no ciclo de estudos do Mestrado em Engenharia Civil do ISEP, Instituto Superior de Engenharia do Porto. O estágio desenvolveu-se ao longo de seis meses, desde Fevereiro até Julho de 2015, na empresa FASE S.A., em ambiente de gabinete, para a obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil. Durante o período de estágio foram desenvolvidos projetos de estabilidade de estruturas metálicas e de betão armado, desde a fase de conceção, pré-dimensionamento, modelação numérica e análise de resultados, dimensionamento final, até à produção das peças desenhas e escritas constituintes de um projeto de estruturas. Foi possível analisar e dimensionar estruturas através de programas de cálculo automático e ferramentas de cálculo que serão referidas no presente relatório. Neste relatório será descrita pormenorizadamente a elaboração de um projeto em betão armado em todas as suas vertentes. Apresentam-se também as metodologias de cálculo empregues. No culminar, enunciam-se algumas conclusões de carácter geral decorrentes do trabalho desenvolvido.

Transforming scientific information with everyday thinking: A social representations perspective

Cette thèse examine la circulation et l'intégration des informations scientifiques dans la pensée quotidienne d'après la théorie des représentations sociales (TRS). En tant qu'alternative aux approches traditionnelles de la communication de la science, les transformations survenant entre le discours scientifique et le discours de sens commun sont considérées comme adaptatives. Deux études sur la circulation des informations dans les media (études 1 et 2) montrent des variations dans les thèmes de discours exposés aux profanes, et parmi les discours de ceux-ci, en fonction de différentes sources. Ensuite, le processus d'ancrage dans le positionnement préalable envers la science est étudié, pour l'explication qu'il fournit de la réception et de la transmission d'informations scientifiques dans le sens commun. Les effets d'ancrage dans les attitudes et croyances préexistants sont reportés dans différents contextes de circulation des informations scientifiques (études 3 à 7), incluant des études de type corrélationnel, experimental et de terrain. Globalement, cette thèse procure des arguments en faveur de la pertinence de la TRS pour la recherche sur la communication de la science, et suggère des développements théoriques et méthodologiques pour ces deux domaines de recherche. Drawing on the social representations theory (SRT), this thesis examines the circulation and integration of scientific information into everyday thinking. As an alternative to the traditional approaches of science communication, it considers transformations between scientific and common-sense discourses as adaptive. Two studies, focused on the spreading of information into the media (Studies 1 and 2), show variations in the themes of discourses introduced to laypersons and in the themes among laypersons' discourses, according to different sources. Anchoring in prior positioning toward science is then studied for the explanation it provides on the reception and transmission of scientific information into common sense. Anchoring effects in prior attitudes and beliefs are reported in different contexts of circulation of scientific information (Studies 3 to 7) by using results from correlational, field, and experimental studies. Overall, this thesis provides arguments for the relevance of SRT in science communication research and suggests theoretical and methodological developments for both domains of research.

D'objet de risée à symbole de l'Amérique : la télévision à travers le cinéma américain (1970 à 1999)

Cette analyse dresse le portrait des différentes représentations de la télévision à travers le cinéma américain de 1970 à 1999. Ce travail porte sur un corpus de quatorze films et s’intéresse à quatre dimensions de la télévision : l’appareil électrique, le téléspectateur, le contenu et l’univers professionnel. Les hypothèses soulevées sont que la télévision est majoritairement présentée de façon négative, que les représentations s’inscrivent dans un contexte culturel précis et qu’il y a un consensus entre les écrits universitaires et les cinéastes au sujet de l’écran cathodique. Bien que certaines critiques soient récurrentes d’une décennie à l’autre, il y a une évolution des représentations. Dans les années 1970, la télévision est un objet de risée. Son contenu est caricaturé et les professionnels qui travaillent pour la télévision sont personnifiés comme des êtres incompétents. Dans les années 1980, le petit écran est montré comme un objet dangereux. Sa très grande popularité en ferait un puissant diffuseur idéologique qui transforme tout en spectacle même la mort. Cette même popularité servira de prétexte aux cinéastes des années 1990 pour utiliser la télévision comme symbole de l’Amérique. Le portrait est peu flatteur : une Amérique corrompue, violente et en manque d’idéaux. Cette analyse montre également qu’au fil des décennies, les mêmes idées circulent entre cinéastes et penseurs américains. Enfin, cette attitude par rapport à la télévision est d’ailleurs symptomatique d’un mépris de l’élite intellectuel envers l’art populaire.

Impact des services d'animation pédagogique de la Biosphère sur certaines conceptions d'élèves du deuxième cycle du primaire

L’enseignement des sciences est capital dès l’école primaire, mais est souvent délaissé. Les musées scientifiques peuvent palier à cette lacune en offrant des ressources éducatives concrètes, dont les programmes éducatifs. Cette recherche détermine l’impact d’une animation pédagogique de la Biosphère sur certaines conceptions d’élèves du deuxième cycle du primaire. La chercheuse a opté pour une recherche qualitative et la méthode choisie est l’étude de cas, de type exploratoire. Des élèves d’une classe ont participé à l’étude. Ils ont assisté à une visite muséale, insérée au sein d’une séquence didactique. À l’aide de plusieurs outils de collecte de données (questionnaires, entrevues et observations), la chercheuse a été en mesure d’identifier quatre niveaux de modification des conceptions d’élèves (évolution notable, une certaine évolution, stabilité des conceptions, confusion des conceptions). Enfin, elle suggère quelques pistes d’amélioration à la Biosphère afin de maximiser l’impact de la visite sur l’apprentissage des élèves.

L’incidence de l’utilisation de l’ordinateur à des fins personnelles sur la motivation et l’engagement scolaire

Le but du présent projet de thèse est d’étudier le lien entre les habitudes à l’endroit des technologies de l’information et de la communication (TIC) et la motivation à apprendre. Bien que l’utilisation de l’ordinateur en contexte scolaire ait été étudiée en profondeur au cours des dernières années, la majorité des études présentent la même perspective : elles examinent l’effet de l’utilisation des technologies à l’école sur le rendement et la motivation scolaire des élèves. Cependant, on connaît mal l’effet de l’utilisation des technologies à des fins personnelles sur le vécu scolaire. Il apparait que les élèves n’ont pas tous les mêmes opportunités en ce qui a trait à l’utilisation des TIC et n’acquièrent donc pas tous les mêmes compétences dans ce domaine. Quelques recherches se sont intéressées aux effets de l’ordinateur (sa présence et son utilisation à la maison) sur le rendement à l’école. Bien qu’en majorité, les auteurs s’entendent sur les bénéfices que pourrait générer l’ordinateur, ils restent prudents sur les rapports de cause à effet (Beltran, Das et Fairlie, 2008; OCDE, 2006). Nous avons voulu aborder la question différemment : déterminer les possibles liens entre les habitudes d’utilisation de l’ordinateur à des fins personnelles et la motivation à apprendre à l’école. À cet égard, la motivation pour les sciences a été retenue puisque cette matière scolaire fait souvent appel à des compétences associées à l’utilisation des TIC. Pour répondre à nos objectifs, 331 élèves du cours ordinaire de sciences et technologie au premier cycle du secondaire ont remplis un questionnaire autorapporté, composé de sept échelles motivationnelles et d’un questionnaire lié à l’utilisation des TIC. Nous avons d’abord dégagé des profils d’utilisateurs à partir des différentes utilisations de l’ordinateur. Ensuite, nous avons examiné ces profils en lien avec leurs caractéristiques motivationnelles (le sentiment de compétence, l’anxiété, l’intérêt et les buts d’accomplissement) et l’engagement pour le cours de sciences. Finalement, nous avons déterminé la valeur prédictive de l’utilisation de l’ordinateur sur les variables motivationnelles retenues. Nos résultats montrent que l’utilisation personnelle des TIC ne se fait pas nécessairement au détriment de l’école. Nous avons trouvé que les élèves qui utilisent davantage les TIC dans leurs temps libres, et ce, avec des utilisations diversifiées, ont des caractéristiques motivationnelles plus positives. Toutefois, nous constatons que le type d’usage est lié à un effet médiateur positif ou négatif sur la motivation à apprendre. Les élèves qui limitent leurs utilisations de l’ordinateur à la communication et aux jeux ont des caractéristiques motivationnelles plus négatives que ceux avec des utilisations variées. Les usages centrés sur la communication semblent être ceux qui sont le plus susceptibles d’être liés négativement à la motivation à apprendre alors que ceux orientés vers les usages à caractère intellectuel s’avèrent plus positifs. Les résultats suggèrent que la clé ne réside pas dans le temps d'utilisation mais plutôt dans l'utilisation judicieuse de ce temps. En favorisant des usages à caractère intellectuel, tout en laissant des temps libres aux jeunes, nous augmentons leurs chances de développer de bonnes habitudes technologiques qui seront essentielles dans la société de demain.

Conception et développement d’un environnement d’apprentissage sur les transformations d’énergies et leurs rendements

Le domaine des énergies est au cœur des préoccupations technologiques, politiques et économiques de notre société moderne. Ce domaine nécessite une compréhension minimale du concept scientifique de l’énergie. Elle est selon nous essentielle à toute formation citoyenne. Nous avons dans un premier temps, à partir de considérations théoriques et pratiques, examiné pourquoi ce domaine si important dans notre société technologique est si peu abordé dans le cursus scolaire québécois? Pourquoi se contente-t-on d’un enseignement théorique et discursif de ce concept? Pourquoi, au contraire de tout enseignement scientifique, n’a-t-on pas envisagé de situations d’apprentissages en laboratoire pour l’étude des énergies? Dans un deuxième temps, nous avons proposé une idée de solution concrète et réaliste pour répondre à l’ensemble de ces questions. Une solution qui invite les élèves à s’investir de manière constructive dans des activités de laboratoire afin de s’approprier ces concepts. Pour ce faire, nous avons conçu des variables globales énergies qui ont permis aux élèves de les mesurer et d’expérimenter facilement des transformations énergétiques. Cette recherche de développement technologique en éducation consiste donc à profiter des nouveaux développements technologiques de l’informatique et de la micro-électronique pour concevoir, réaliser et mettre à l’essai un environnement informatisé d’apprentissage en laboratoire pour les sciences et la technologie. Par ce que l’énergie est au confluent de trois domaines, cet environnement a été conçu pour supporter dans une même activité l’apprentissage des mathématiques, des sciences et de la technologie. Cette intégration recommandée par les nouveaux programmes est, selon nous, essentielle à la compréhension des concepts liés à l’énergie et à ses transformations. Par cette activité d’apprentissage multidisciplinaire, nous voulons, via une approche empirique et concrète, aborder ces problèmes de transformations énergétiques afin de donner aux élèves la capacité de perfectionner les prototypes qu’ils construisent en technologie de manière à améliorer leurs performances. Nous avons montré que cette démarche technoscientifique, assimilable à la conception d’un schème expérimental en sciences, favorise la compréhension des concepts liés aux énergies et à leurs transformations. Ce développement, ouvert à l’investigation scientifique, apporte un bénéfice didactique, non seulement, pour des enseignants en exercices et des étudiants-maîtres, mais aussi pour des élèves de 5ème année du niveau secondaire, ce que nous avons démontré dans une mise à l’essai empirique.

Le jeune téléspectateur, objet de discours social : le cas du Chili «post-1990»

Cette thèse s’interroge sur le phénomène du jeune téléspectateur contemporain. Je questionne cette « réalité », qui fait l’objet de discours et de pratiques sociales au quotidien. L’idée de l’existence « objective » de l’enfant téléspectateur depuis l’avènement de la télévision est si fertile, qu’elle a même contribué au développement d’un sous-domaine de recherche en communication : la communication jeunesse. J’inclus également ce sous-domaine dans la problématique. Ce faisant, je tente d’esquisser une théorisation de l’enfant téléspectateur, en le comprenant comme une formation discursive et sociale. Suivant le point de vue de l’analyse de discours de Michel Foucault (1969), j’axe son étude en articulant deux éléments qui forment les objets sociaux : le régime de vérité et les formations discursives. Ainsi, je réfléchis au jeune téléspectateur comme objet de savoir et de vérité, et comme fruit d’un ensemble de formations discursives. J’ancre empiriquement le questionnement du jeune téléspectateur contemporain dans le Chili « post-1990 ». Je propose une approche méthodologique et analytique me permettant de rendre compte de l’articulation d’éléments hétérogènes qui participent au façonnement discursif et social de celui-ci. Cet outil exploratoire est « le rhizome », que j’emprunte à Gilles Deleuze et à Félix Guattari (1976). Le rhizome m’est utile pour rendre compte des multiples portes d’entrée dans la formation discursive de l’enfant téléspectateur, du déplacement comme chercheuse à l’intérieur de celle-ci, et des figures qui se forment par l’articulation du discours et des pratiques entreprises à son égard. Ce faisant, je propose une archive d’époque de l’enfant téléspectateur du Chili « post-1990 ». Dans celle-ci, je montre des modalités particulières de sa formation discursive et des figures hétéroclites de celui-ci qui ont émergé dans les analyses. Finalement, je présente un ensemble de pratiques discursives qui ont également fait surface dans les analyses. Ces pratiques emploient la figure de l’enfant téléspectateur pour instaurer discursivement d’autres « réalités », qui ne le concernent pas directement. M’appuyant sur Jean-Michel Berthelot (1992), notamment sur son concept d’« opérateur discursif », je qualifie ainsi ces pratiques observées.

Les principaux modèles de changement conceptuel et l'enseignement des sciences au primaire : état de la question

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

David Hume on probability and the Gambler’s fallacy

Cette présentation examinera le degré de certitude qui peut être atteint dans le domaine scientifique. Le paradigme scientifique est composé de deux extrêmes; causalité et déterminisme d'un côté et probabilité et indéterminisme de l'autre. En faisant appel aux notions de Hume de la ressemblance et la contiguïté, on peut rejeter la causalité ou le hasard objectif comme étant sans fondement et non empirique. Le problème de l'induction et le sophisme du parieur proviennent d’une même source cognitif / heuristique. Hume décrit ces tendances mentales dans ses essais « Of Probability » et « Of the Idea of Necessary Connexion ». Une discussion sur la conception de la probabilité de Hume ainsi que d'autres interprétations de probabilité sera nécessaire. Même si la science glorifie et idéalise la causalité, la probabilité peut être comprise comme étant tout aussi cohérente. Une attitude probabiliste, même si elle est également non empirique, pourrait être plus avantageuse que le vieux paradigme de la causalité.