Aprendizagem da geometria em ambientes computacionais dinâmicos: um estudo no 9º ano de escolaridade

Dissertação de mestrado em Ciências da Educação: área de Educação e Desenvolvimento

Contribuições teórico-metodológicas para produção de materiais didáticos : um estudo das aplicações computacionais para a construção de recursos de aprendizagem em ambientes virtuais

Com o aumento acelerado da oferta de cursos na modalidade a distância nas instituições privadas de ensino superior brasileiras e com a ampliação de serviços e produtos para atender a demanda de produção dessa modalidade de ensino. Surgem, consequentemente, novos desafios e referenciais teórico-metodológicas para produção de materiais didáticos em espaços virtuais de aprendizagem. Para tanto, esta pesquisa visa investigar elementos que potencializem o uso de aplicações computacionais que são disponibilizados em ambientes virtuais de aprendizagem, na tentativa de fornecer contribuições para indicação de parâmetros de qualidade para a construção de recursos de aprendizagem para o ensino e aprendizagem no ensino online. Com isso, as condições que podem propiciar a ressignificação dos processos de mediação pedagógica e construção de material didático em AVAs passam a ser elementos importantes a se considerar. Além de contemplar os recursos computacionais, surge a necessidade de identificar o perfil dos profissionais (professor conteudista e designer instrucional) envolvidos diretamente com o processo de elaboração de materiais, sem desconsiderar as ferramentas ágeis de produção (rapid learning) como possíveis elementos facilitadores para aprimorar a qualidade de aula e ainda, constatar por meio de um mapeamento a experiência dos alunos diante do preparo das aulas. Com base nas contribuições e nos achados referenciados nessa investigação, sob o olhar de autores consagrados na escolha da temática em questão, vislumbram-se os conceitos norteadores das teorias da aprendizagem, da motivação, do perfil formador na visão docente e discente, dos estilos de ensino e aprendizagem online, dos processos cognitivos, do planejamento e produção de um curso, dos recursos e interfaces educacionais e, por conseguinte, dos aspectos interacionais promovidos no ensino online. Os temas sobre educação e sociedade foram embasados em textos de Delors (1996), Santos (2002) e Castells (1999). Foi estudada, ainda, a relação docente com as novas tecnologias nas visões de Moran (2007), Lévy (1999) e Demo (1993) e por último as contribuições de Filatro (2007, 2008) sobre as competências necessárias para atuação e participação do trabalho do Designer Instrucional no processo de elaboração de material para facilitar aspectos inerentes à cognição e facilitação do ensino e aprendizagem. A escolha metodológica aplicada na pesquisa pode ser considerada qualiquantitativa, por preocupar-se não apenas em quantificar as opiniões, mas também fornecer elementos que possam gerar contribuições para ampliar a qualidade de serviços nesse cenário. O percurso escolhido para análise dos dados se deu a partir da criação de um curso gratuito de extensão acadêmica a distância, onde foi adicionado um questionário para os alunos participantes que tinham perfil de idade de 18 a 35 anos (gerações de 70', 80' e 90') com intuito de investigar as contribuições dos aplicativos utilizados para contextualizar o material teórico disponibilizado no AVA.

Apropriação de ferramentas computacionais em ambientes digitais virtuais, por crianças com câncer hospitalizadas

Este estudo caracteriza-se como uma pesquisa qualitativa que se integra às pesquisas já desenvolvidas pelo NIEE (Núcleo de Informática na Educação Especial) da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul) e pela ONG Redespecial-Brasil. O referencial teórico deste estudo busca conjugar informações a respeito da inclusão social, escolar e digital, a problemática das crianças com câncer e o tratamento enfrentado e os recursos das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC’s). Para tanto exploramos como fator de destaque o fato das crianças hospitalizadas estarem sofrendo uma exclusão temporária, o que as caracteriza como Pessoas com Necessidades Educacionais Especiais (PNEE’s). A partir da utilização das TIC's com crianças com câncer, em processo de exclusão temporária, é que nos propomos a acompanhar o progresso de apropriação de ferramentas computacionais, focalizando a atuação do facilitador-professor (FP) durante as trajetórias individuais, e a responder à seguinte indagação: Que modalidades de mediação são observadas e que contribuições podem trazer, na aprendizagem de crianças com câncer (exclusão temporária), o processo interativo com ambientes digitais? Para dar conta disso, através de observação direta, foi feito estudo de casos acompanhando a trajetória de três sujeitos hospitalizados e em tratamento de câncer infantil, interagindo em ambientes digitais, com vistas à apropriação de TIC's, tendo presente o processo de desenvolvimento na ZDP. Essa dissertação, portanto, procurou considerar as características individuais de cada sujeito, respeitando suas necessidades, vontades e quadro clínico, no período de seis meses. A análise dos dados coletados foi baseada no aporte pedagógico da Teoria Sócio-Histórica e, principalmente, nas contribuições de Gallimore, Tharp e Santarosa. Através da análise, observamos que, em momentos iniciais de apropriação das ferramentas, as modalidades de suporte mais evidentes foram a informação e a demonstração, que os questionamentos também foram utilizados freqüentemente. Os feedbacks e as estratégias cognitivas foram pouco observados. A autonomia dos sujeitos, contudo, foi evidenciada ao término da pesquisa em todos os sujeitos em face à maioria das ferramentas apresentadas.

Um Sistema de alertas inteligentes para ambientes de ensino na internet

A difusão da educação baseada na Web está trazendo uma série de mudanças nesta área. Uma dessas mudanças está na forma de como se avaliar as atividades dos alunos remotos, não só através de tarefas tradicionais como testes, mas verificando, em tempo-real, as ações dos alunos e assim possibilitando ao professor um acompanhamento mais completo das atividades dos estudantes. De acordo com os recursos computacionais existentes, a utilização de um Sistema de Alertas é a opção que melhor se adequa a estas finalidades, pois com este tipo de sistema é possível acompanhar as atividades dos alunos em cursos a distância. O objetivo deste trabalho é apresentar um Sistema de Alertas Inteligentes para apoio ao ensino, que detecta problemas nas atividades dos alunos em cursos na Web e realiza ações corretivas adequadas. Este sistema está parcialmente integrado ao ambiente Tapejara do Instituto de Informática da UFRGS – Sistemas Inteligentes de Ensino na Web - que consiste em um sistema de construção e acompanhamento de cursos disponibilizados via Internet. A principal característica do Sistema de Alertas Inteligentes é a busca de situações críticas como, por exemplo: aluno apresenta baixo desempenho nos exercícios, a estratégia de ensino não corresponde ao perfil do estudante, aluno não está comparecendo às atividades do curso, etc. Com isto, este sistema pode auxiliar o professor (tutor virtual) a ter um acompanhamento mais preciso sobre as atividades realizadas pelo estudante e assim, adaptar as aulas às características do aluno, sem, com isto, acarretar numa sobrecarga de trabalho.

O diálogo matemático e o processo de tomada de consciência da aprendizagem em ambientes telemáticos

Este estudo discute a possibilidade do emprego de ambientes computacionais de aprendizagem para a educação matemática de graduandos universitários. Além da organização do conteúdo matemático de Cálculo Diferencial e Integral em atividades realizadas no ambiente implementou-se um diálogo reflexivo entre os participantes da experiência. Busca-se analisar se o diálogo promove tomadas de consciência tanto no sentido dos conteúdos aprendidos (operatividade conceitual) como dos próprios modos dos alunos aprender e significar os conteúdos matemáticos. A Epistemologia Genética de Piaget e a Pedagogia de Freire são as teorias que fundamentam as leituras dos diálogos promovidos e analisados. São criados e analisados espaços de experimentação, de conversação, em que sejam possíveis a compreensão das noções matemáticas, a observação questionadora e a possibilidade de argumentação; que permita estimular a capacidade de criar e recriar, a fim de confirmar a relação de co-implicação entre as concepções epistemológicas do aluno e a aprendizagem decorrente de seu envolvimento em diálogos matemáticos. A análise dos dados demonstra que a experiência de aprendizagem configurada possibilitou a realização de atividades de interação com cooperação, que promove descentração e a conseqüente tomada de consciência (do ponto de vista pessoal e das atividades próprias), culminando com o desenvolvimento de autonomia intelectual, necessária à aprendizagem. Essa análise também demonstra a importância de pensar a respeito do que sabemos, como sabemos, como fazemos para saber e o que estamos fazendo e aprendendo, o que ajuda a aumentar o grau de consciência e, conseqüentemente, promove melhores níveis de aprendizagem, a partir da participação ativa em diálogos, com demonstração de reflexão crítica.

Uma proposta para auxiliar a interoperabilidade entre ambientes e ferramentas independentes de CAD para microeletrônica

Os projetos de CIs (Circuitos Integrados) atualmente compreendem muitas tarefas para sua execução. Durante um fluxo de projeto de CI são necessárias ferramentas que lidam com essas diferentes tarefas. Algumas empresas compilam diversas ferramentas em um único ambiente, ou framework, onde tais ferramentas são adaptadas para interagir entre si. O uso desses frameworks é suficiente para muitos projetos, porém podem existir requisitos que obriguem a utilização de ferramentas independentes para suprir deficiências dos ambientes, exigindo a utilização conjunta de ferramentas não projetadas para cooperar. A interoperabilidade entre sistemas computacionais tem se tornado um tópico de extrema importância. Ela possibilita a execução conjunta de ferramentas, diminuindo a necessidade de intervenção humana para tanto. A interoperação entre ferramentas independentes e frameworks é importante não somente para facilitar o uso conjunto de ferramentas, mas também permite que outros tópicos sejam explorados. Entre eles estão o trabalho de equipes geograficamente distantes e a possibilidade de trabalho com grandes quantidades de dados, que são duas questões importantes para microeletrônica. Ainda, a interoperação entre ferramentas independentes e ambientes traz benefícios mútuos: as ferramentas podem utilizar funcionalidades dos ambientes e se adaptar aos fluxos de projeto deles; os ambientes podem ter suas funcionalidades estendidas pela inclusão de novas ferramentas em seu trabalho. Essas questões são especialmente importantes para pequenas empresas ou ferramentas acadêmicas que não têm condições de incorporar em suas ferramentas muitos dos procedimentos que os ambientes oferecem. Este trabalho apresenta uma proposta para auxiliar a interoperação entre ferramentas independentes e frameworks relevantes para a microeletrônica, através de um protocolo inspirado em SOAP (Simple Object Access Protocol), além de oferecer ferramentas de auxílio para a adaptação ao protocolo proposto. A interação com os frameworks é feita através de linguagens script disponibilizadas por eles. Estudos de caso são apresentados para demonstrar a usabilidade da proposta.

Modelagem e medições de ondas de rádio para predição de perda de propagação em ambientes urbanos

In this dissertation new models of propagation path loss predictions are proposed by from techniques of optimization recent and measures of power levels for the urban and suburban areas of Natal, city of Brazilian northeast. These new proposed models are: (i) a statistical model that was implemented based in the addition of second-order statistics for the power and the altimetry of the relief in model of linear losses; (ii) a artificial neural networks model used the training of the algorithm backpropagation, in order to get the equation of propagation losses; (iii) a model based on the technique of the random walker, that considers the random of the absorption and the chaos of the environment and than its unknown parameters for the equation of propagation losses are determined through of a neural network. The digitalization of the relief for the urban and suburban areas of Natal were carried through of the development of specific computational programs and had been used available maps in the Statistics and Geography Brazilian Institute. The validations of the proposed propagation models had been carried through comparisons with measures and propagation classic models, and numerical good agreements were observed. These new considered models could be applied to any urban and suburban scenes with characteristic similar architectural to the city of Natal

Uma abordagem comportamental para inserção de robôs em ambientes culturais

In this work, we propose methodologies and computer tools to insert robots in cultural environments. The basic idea is to have a robot in a real context (a cultural space) that can represent an user connected to the system through Internet (visitor avatar in the real space) and that the robot also have its representation in a Mixed Reality space (robot avatar in the virtual space). In this way, robot and avatar are not simply real and virtual objects. They play a more important role in the scenery, interfering in the process and taking decisions. In order to have this service running, we developed a module composed by a robot, communication tools and ways to provide integration of these with the virtual environment. As welI we implemented a set of behaviors with the purpose of controlling the robot in the real space. We studied available software and hardware tools for the robotics platform used in the experiments, as welI we developed test routines to determine their potentialities. Finally, we studied the behavior-based control model, we planned and implemented alI the necessary behaviors for the robot integration to the real and virtual cultural spaces. Several experiments were conducted, in order to validate the developed methodologies and tools

Cloud Integrator: uma plataforma para composição de serviços em ambientes de computação em nuvem

With the advance of the Cloud Computing paradigm, a single service offered by a cloud platform may not be enough to meet all the application requirements. To fulfill such requirements, it may be necessary, instead of a single service, a composition of services that aggregates services provided by different cloud platforms. In order to generate aggregated value for the user, this composition of services provided by several Cloud Computing platforms requires a solution in terms of platforms integration, which encompasses the manipulation of a wide number of noninteroperable APIs and protocols from different platform vendors. In this scenario, this work presents Cloud Integrator, a middleware platform for composing services provided by different Cloud Computing platforms. Besides providing an environment that facilitates the development and execution of applications that use such services, Cloud Integrator works as a mediator by providing mechanisms for building applications through composition and selection of semantic Web services that take into account metadata about the services, such as QoS (Quality of Service), prices, etc. Moreover, the proposed middleware platform provides an adaptation mechanism that can be triggered in case of failure or quality degradation of one or more services used by the running application in order to ensure its quality and availability. In this work, through a case study that consists of an application that use services provided by different cloud platforms, Cloud Integrator is evaluated in terms of the efficiency of the performed service composition, selection and adaptation processes, as well as the potential of using this middleware in heterogeneous computational clouds scenarios

Um estudo de fractais geométricos na formação de professores de matemática

Pós-graduação em Educação Matemática - IGCE

Investigação por eletroresistividade de ambientes cársticos no município de São João de Pirabas - PA

A presente tese procura investigar ambientes cársticos, usando os métodos eletroresistivos de sondagem elétrica vertical e caminhamento dipolo-dipolo. A área piloto para essa investigação está localizada na porção nordeste do Estado do Pará, no Município de São João de Pirabas. Nessa localidade, durante a perfuração de um poço para abastecimento de água para a cidade, a equipe de prospecção da Fundação Nacional de Saúde encontrou problemas devido a presença de cavidades nos calcários da Formação Pirabas. Para analisar esse problema foram realizadas 15 sondagens elétricas verticais, usando o arranjo Schlumberger, em diversos pontos da cidade. A abertura máxima dos eletrodos de corrente, para a realização das sondagens, foi em torno de 600 metros. As curvas de resistividade aparente das sondagens foram, inicialmente, interpretadas usando programas computacionais que calculam as resistividade do meio investigado com modelos unidimensionais, sem variações laterais de resistividade. Porém, as sondagens realizadas próximas ao poço, onde ocorrem cavernas, foram interpretadas usando modelos bidimensionais para representar as variações laterais de resistividade devido às cavernas. O algoritmo usado para essa interpretação se baseia na técnica dos elementos finitos. Os resultados das interpretações das sondagens elétricas, para os vários modelos de cavernas estudados, mostraram que as anomalias de resistividade devido a presença de cavernas são muito pequenas. Devido a este fato, o método de sondagem elétrica vertical não apresentou boa resolução para identificar com precisão a presença deste tipo de caverna em subsuperfície. Por outro lado, os resultados numéricos obtidos pelo caminhamento dipolo-dipolo mostraram que esse método é mais eficiente e menos ambíguo, para estudar cavernas, que o método de sondagem elétrica vertical. Contudo o método de caminhamento dipolo-dipolo é muito mais dispendioso do que o de sondagem elétrica verticais, tanto do ponto de vista de trabalho de campo como no processamento e interpretação de dados.

Desenvolvimento de sistema automatizado de monitoramento de ambientes de produção animal, utilizando uma rede de sensores sem fio

As redes de sensores sem fio, aplicadas à automação do controle de ambientes representam um paradigma emergente da computação, onde múltiplos nós providos de sensores, sistemas computacionais autônomos e capacidade de comunicação sem fio, conformam uma rede cuja topologia altamente dinâmica permite adquirir informações sobre sistemas complexos sendo monitorados. Um dos fatores essenciais para obter um ganho na produtividade avícola é o controle da ambiência animal. Atualmente os métodos utilizados para o monitoramento e controle ambiental não podem considerar a grande quantidade de microambientes internos nos ambientes de produção animal e também requerem infraestruturas cabeadas complexas. Dentro desse contexto o objetivo deste trabalho foi desenvolver e testar um sistema automatizado de controle ambiental, através da utilização de sensores sem fio, que auxilie e proporcione maior segurança no controle de ambientes automatizados. O sistema monitora variáveis que influenciam na produtividade de aves, tais como temperatura e umidade e outras variáveis físico-químicas do aviário. A infraestrutura desenvolvida foi testada em um aviário experimental e resultou em um sistema seguro e com grande escalabilidade, que é capaz de controlar e monitorar o ambiente e ainda coletar e gravar dados. Foi utilizado o protocolo ZigBee® para gerenciar o fluxo de dados do sistema. Foram feitas análises da eficiência de comunicação do sistema no aviário, monitorando os pacotes de dados perdidos. Os testes demonstraram uma perda de dados de aproximadamente 2% dos pacotes enviados, demonstrando a eficiência das redes ZigBee® para gerenciar o fluxo de dados no interior do aviário. Desta forma, pode-se concluir que é possível e viável a implantação de uma rede ZigBee®, para automatizar ambientes de produção animal com coleta de dados em tempo real, utilizando um sistema integrado via internet, que compreende: instrumentação eletrônica, comunicação sem fio e engenharia de software\".

Orquestração de migração massiva de máquinas virtuais baseada em análise cíclica para ambientes de computação na nuvem.

Um das principais características da tecnologia de virtualização é a Live Migration, que permite que máquinas virtuais sejam movimentadas entre máquinas físicas sem a interrupção da execução. Esta característica habilita a implementação de políticas mais sofisticadas dentro de um ambiente de computação na nuvem, como a otimização de uso de energia elétrica e recursos computacionais. Entretanto, a Live Migration pode impor severa degradação de desempenho nas aplicações das máquinas virtuais e causar diversos impactos na infraestrutura dos provedores de serviço, como congestionamento de rede e máquinas virtuais co-existentes nas máquinas físicas. Diferente de diversos estudos, este estudo considera a carga de trabalho da máquina virtual um importante fator e argumenta que escolhendo o momento adequado para a migração da máquina virtual pode-se reduzir as penalidades impostas pela Live Migration. Este trabalho introduz a Application-aware Live Migration (ALMA), que intercepta as submissões de Live Migration e, baseado na carga de trabalho da aplicação, adia a migração para um momento mais favorável. Os experimentos conduzidos neste trabalho mostraram que a arquitetura reduziu em até 74% o tempo das migrações para os experimentos com benchmarks e em até 67% os experimentos com carga de trabalho real. A transferência de dados causada pela Live Migration foi reduzida em até 62%. Além disso, o presente introduz um modelo que faz a predição do custo da Live Migration para a carga de trabalho e também um algoritmo de migração que não é sensível à utilização de memória da máquina virtual.

Infoestrutura: um sistema em nuvem para prover contexto como serviço no cenário de internet das coisas integrado a ambientes veiculares

Through numerous technological advances in recent years along with the popularization of computer devices, the company is moving towards a paradigm “always connected”. Computer networks are everywhere and the advent of IPv6 paves the way for the explosion of the Internet of Things. This concept enables the sharing of data between computing machines and objects of day-to-day. One of the areas placed under Internet of Things are the Vehicular Networks. However, the information generated individually for a vehicle has no large amount and does not contribute to an improvement in transit, once information has been isolated. This proposal presents the Infostructure, a system that has to facilitate the efforts and reduce costs for development of applications context-aware to high-level semantic for the scenario of Internet of Things, which allows you to manage, store and combine the data in order to generate broader context. To this end we present a reference architecture, which aims to show the major components of the Infostructure. Soon after a prototype is presented which is used to validate our work reaches the level of contextualization desired high level semantic as well as a performance evaluation, which aims to evaluate the behavior of the subsystem responsible for managing contextual information on a large amount of data. After statistical analysis is performed with the results obtained in the evaluation. Finally, the conclusions of the work and some problems such as no assurance as to the integrity of the sensory data coming Infostructure, and future work that takes into account the implementation of other modules so that we can conduct tests in real environments are presented.

Instrumento de avaliação de processos cognitivos para a aprendizagem de subestações de energia em ambientes 2D e realidade virtual

This study describes the development of a prototype to evaluate the potential of environments based on two-dimensional modeling and virtual reality as power substations learning objects into training environments from a central operation and control of power utility Cemig. Initially, there was an identification modeling features and cognitive processes in 2D and RV, from which it was possible to create frames that serve to guide the preparation of a checklist with assigning a metric weight for measuring cognitive potential learning in the study sites. From these contents twenty-four questions were prepared and each was assigned a weight that was used in the calculation of the metric; the questions were grouped into skill sets and similar cognitive processes called categories. Were then developed two distinct environments: the first, the prototype features an interactive checklist and your individual results. And, second, a system of data management environment for the configuration and editing of the prototype, and the observation and analysis of the survey results. For prototype validation, were invited to access the virtual checklist and answer it, five professionals linked to Cemig's training area. The results confirmed the validity of this instrument application to assess the possible potential of modeling in 2D and RV as learning objects in power substations, as well as provide feedback to developers of virtual environments to improve the system.