Even in modern times the school plays an important role in providing training people. However, the learning mode that has been developed in schools leads to the selection of the best, where individualism and competition end up becoming a very rooted principle. The vast majority of students come totally passive in the classroom, who attend the class silent all the time. Thus, one of the challenges that must be put to school is to provide its students to develop skills to enable an expansion of the capacity of reasoning and participation, the challenges to be faced by the society to which they belong. In Collaborative Learning the student is considered an active subject in the classroom dialogue focuses more on him than on the teacher, or rather in Collaborative Learning students have a voice, students discuss among them to generate knowledge. In this regard, the objective of this research is to identify the modes of interaction within a Collaborative Group in activities on Newton's Laws. For the theoretical framework we seek Vygotsky as the main theoretical framework for thinking about the physics teaching, showing some important assumptions to better understand the complexity of conceptual learning in the classroom. We also seek to influence the collaborative learning method in developing collaborative attitudes among students in a group. For data collection used questionnaire, structured observation and recording videos. The result of the study data allowed us to say that the Collaborative Learning can be considered a good strategy to be inserted in the context of the classroom, allowing replace traditional education, transmitted by most schools, which usually ends up taking the students to failure, the apathy and lack of motivation. / Ainda nos tempos atuais a escola desempenha uma função importante de fornecer a formação de pessoas. Contudo, o modo de aprendizagem que vem sendo desenvolvido nas escolas acarreta na seleção dos melhores, em que o individualismo e a competição acabam se tornando um princípio muito enraizado. Deste modo, um dos desafios que se deve colocar à escola é proporcionar aos seus alunos o desenvolvimento de competências que permitam uma ampliação da capacidade de argumentação e participação, frente aos desafios a serem encarados pela sociedade na qual estão inseridos. Na Aprendizagem Colaborativa o aluno é considerado um sujeito ativo em que o diálogo em sala de aula se concentra mais nele do que no professor, ou melhor, na Aprendizagem Colaborativa o aluno tem voz, os alunos discutem as informações entre eles o que permite gerar conhecimento. Neste aspecto, o objetivo desta pesquisa é identificar os modos de interação dentro de um Grupo Colaborativo formado por alunos, em atividades sobre as Leis de Newton. Para o referencial teórico buscamos o pensamento de Vygotsky como o principal aporte teórico para reflexões a respeito do ensino de física, evidenciando algumas premissas importantes para compreendermos melhor a complexidade associada à aprendizagem conceitual em sala de aula. Buscamos também a influência do método de aprendizagem colaborativa no desenvolvimento de atitudes colaborativas entre os estudantes dentro de um grupo. Para coletas de dados utilizamos de questionário, observação estruturada e gravações em vídeos. O resultado do estudo dos dados nos permitiu dizer que a Aprendizagem Colaborativa pode ser considerada uma boa estratégia para ser inserida no contexto da sala de aula, permitindo substituir o ensino tradicional, transmitido por grande parte das escolas.

The current education centered on knowledge and scientific knowledge cannot supply the training of individuals in all spheres, being necessary for a complete and effective formation, to take into account all the aspects that construct the subject, among them the social and emotional needs. This study consists of an analysis of the use of Socioemotional Skills (HSE) as a humanizing element in the evaluation of learning in science. The aim of the research was to understand the evaluation of learning and HSE from the perspective of some teachers in the field of natural sciences, and to reflect on the possibilities and difficulties of its use associated with the evaluation process. Thus, the work will answer the following question: What are the possibilities and difficulties of using an HSE approach in the evaluation process of learning? The research has a look at the qualitative approach, and as adopted instruments was based on the combination between different strategies: application of interviews and realization of workshop incorporating the HSE to the evaluation. Firstly, the work has two stages, the first one consisted of analyzing the conceptions of 11 teachers of the area of natural sciences on the evaluation of learning and HSE. Secondly, they propose to present the knowledge about HSE in education, encouraging the use of methods based on a more subjective look at the evaluation process, and finally to reflect together with the teachers about the possibilities, and difficulties of using the proposed methods. The work also shows in an initial way the importance of rethinking in the construction of a more reflective and subjective view before the student and the evaluation practice. Among the difficulties encountered by the teachers, we can mention: the positivism of Science, the technical rationality of training, the educational system that prevents the teacher from innovating, the saturation of content as an example, the reference matrix ENEM and the traditional approach built historically within education. Within this understanding, it is important to analyze what we have as positive points, and through them to gather forces for a more humanized evaluation. As points of possibility the teachers listed: the formative and continuous perspective of the evaluation, the awareness that the evaluation process is simplistic today, the reception of the difficulties of the students, the understanding of the heterogeneity of the students as complex subjects, and the possibility of allowing the student participates in pedagogical and evaluative planning to decentralize the teacher's speech and enable student protagonism. Thus, we can reflect in the recognition that the HSE must be an object of planning science classes, so that it can become part of the teaching profession. / A atual educação centrada no conhecimento e saberes científicos não consegue suprir a formação dos indivíduos em todos os âmbitos, sendo necessário para uma formação completa e eficaz, levar em consideração todos os aspectos que constroem o sujeito, dentre eles as necessidades sociais e emocionais. Esse estudo consiste em uma análise sobre a utilização das Habilidades Socioemocionais (HSE) como um elemento humanizador na avaliação da aprendizagem em Ciências. A pesquisa teve como objetivo compreender a avaliação da aprendizagem e as HSE na perspectiva de alguns docentes da área de ciências da natureza, e refletir sobre as possibilidades e dificuldades da sua utilização associada ao processo de avaliação. Assim o trabalho buscará responder a seguinte questão: Quais as possibilidades e dificuldades de utilizar no processo avaliativo da aprendizagem um olhar voltado as HSE? A pesquisa tem um olhar na abordagem qualitativa, e como instrumentos adotados se baseou na combinação entre diferentes estratégias: aplicação de entrevistas e realização de oficina incorporando as HSE à avaliação. Em suma o trabalho tem duas etapas, a primeira consistiu em analisar as concepções de 11 docentes da área de ciências da natureza acerca da avaliação da aprendizagem e as HSE. Já a segunda, propõem apresentar os conhecimentos sobre HSE na educação, incentivando a utilização de métodos baseado em um olhar mais subjetivo para o processo avaliativo, e por fim refletir junto com os docentes sobre as possibilidades e dificuldades da utilização dos métodos propostos. O trabalho mostra ainda de maneira inicial a importância de repensar na construção de um olhar mais reflexivo e subjetivo diante do aluno e da prática avaliativa. Dentre as dificuldades encontradas pelos professores, podemos citar: o positivismo da Ciência, a racionalidade técnica da formação, o sistema educativo que impede o professor de inovar, a saturação de conteúdos como exemplo a matriz de referencial ENEM e a abordagem tradicional construída historicamente dentro do âmbito educacional. Dentro desse entendimento, é importante uma análise no que temos como pontos positivos, e através deles reunir forças em busca de uma avaliação mais humanizada. Como pontos de possibilidades os professores listaram: a perspectiva formativa e contínua da avaliação, a consciência que o processo avaliativo hoje é simplista, o acolhimento das dificuldades dos alunos, a compreensão da heterogeneidade dos alunos enquanto sujeitos complexos, e a possibilidade de permitir que o aluno participe do planejamento pedagógico e avaliativo para descentralizar a fala do professor e possibilitar o protagonismo discente. Assim, podemos refletir no reconhecimento que as HSE devem se constituir em objeto de planejamento das aulas de Ciências, para que de fato possa vir a se constituir como parte do fazer docente. / São Cristóvão, SE

Neste trabalho foi estudada a utilização de um sistema hipermídia como um instrumento de avaliação de conhecimento prévio e de medida educacional, dentro da perspectiva da teoria da carga cognitiva e da teoria da aprendizagem significativa, em ensino de cinemática. Para isso, foi realizada uma revisão da literatura em hipermídias adaptativas e a resolução de problemas. A parte experimental do trabalho foi fundamentada na literatura em hipermídias e os resultados foram analisados com o citado aporte teórico. Para tanto, foi desenvolvida uma aproximação teórica entre a aprendizagem significativa e a teoria da carga cognitiva, juntamente com os aspectos teóricos elaborados pela literatura em hipermídia adaptativa. Em um primeiro estudo, foi desenvolvida uma metodologia exploratória para a construção de uma hipermídia programada para registrar dados referentes às respostas dos alunos, e, também, a sua navegação dentro da hipermídia durante um teste sobre velocidade média, sendo aplicado a um grupo de alunos do primeiro ano do Ensino Médio do Instituto Federal do Rio Grande do Sul, no campus Ibirubá, RS, Brasil. O primeiro estudo revelou que a atribuição teórica da dificuldade das questões foi satisfatória e que os alunos possuem a tendência de se estabilizar em determinada dificuldade No segundo estudo, aplicado sobre alunos do primeiro ano do Ensino Médio do Instituto Federal do Rio Grande do Sul, no campus Bento Gonçalves, RS, Brasil, foi abordado um estudo de caso, onde o conteúdo produzido pelos alunos foi analisado a partir da sua interação com a hipermídia num contexto de ensino de cinemática, só que agora com uma carga de matéria superior ao primeiro estudo e não apenas sobre a velocidade média. Além de corroborar a atribuição da dificuldade das questões, percebeu-se que não é possível alinhar o estilo cognitivo do aluno com o seu estilo de navegação. Sob a luz do referencial teórico, tentou-se entender esses resultados e fez-se uma crítica à lógica da tentativa de utilizar o estilo cognitivo como método de adaptação da navegação. Por fim, sugere-se uma série de diretrizes que devem ser seguidas para futuros estudos em hipermídias adaptativas no ensino de cinemática. / In this research it was analyzed the use of a hypermedia system as a evaluating instrument of previous knowledge and learning assessment, within the perspective of the cognitive load theory and of the meaningful learning theory, in the teaching of kinematics. For this, initially a review of the literature on adaptative hypermedia and problem solving. The experimental part of research was based on the literature about hypermedia and the findings were interpreted in the light of these theories. It was also made a theoretical approximation between the meaningful learning theory and the cognitive load theory, together with the theoretical features of adaptative hypermedia found in the literature. In the first study an exploratory methodology was developed for the construction of a hypermedia programmed to make records of the answers given by the students as well as their browsing within the hypermedia during a test on average speed applied to students of high school first year of the Federal Institute of Rio Grande do Sul, Ibirubá campus, Brazil. Findings of the first study suggest that the theoretical distribution of the difficult level of the questions was satisfactory and that the students tend to stay in the certain difficult. The second study was carried out with high school first year students of the Federal Institute of Rio Grande do Sul, campus Bento Gonçalves, Brazil A case study was done, in which the content produced by students in their interaction with the hypermedia in the context of kinematics teaching was analyzed, but in this case with a context load higher than in the first study that was just about average speed. In addition of corroborating the level of difficult of the question it was found that it is not possible to align the students cognitive style and their browsing style, In the light of the theoretical framework an attempt was made to interpret these findings and a critical position was assumed regarding the logic of using cognitive style as adaptative method of browsing. At the end, a series guideline is proposed for future studies about the use of adaptative hypermedia in the teaching of kinematics.

Made available in DSpace on 2011-03-23T21:19:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Item created via OAI harvest from source: http://www.bdtd.ufpa.br/tde_oai/oai2.php on 2011-03-23T21:19:13Z (GMT). Item's OAI Record identifier: oai:bdtd.ufpa.br:60 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Equivalence class formation among pictures and spoken and printed words promotes reading with comprehension, but it does not establish the discriminative control by all the units of the word (letters and syllables). The application of combined special procedures (copy, dictation and oralization - fluently and spelled) while the teaching the conditional relations between dictated words and printed words (AC) favors the establishment of discriminative control by units smaller than the word and the textual and comprehensive reading of the words formed by recombination of those units. The explicit training of syllabic discriminations has been adopted as one of the procedures in the studies on phonological consciousness, with satisfactory results in reading tests. The purpose of the present was to investigate the effect of the two procedures on the acquisition of recombinative reading in preschool children. Three children were exposed to the equivalence and combined special procedures during the acquisition of AC relations (with the words MALA, PATO and BOCA), and four to the explicit training of syllabic discriminations in tasks of rhyme, alliteration, addition and subtraction of syllables, and graphosyllabic correspondence. After a Pre-test, participants of the first group were exposed to the test/training of AB relations (spoken words-figures), and then to AC training with combined procedures and, BC (figures - printed words) and CB tests. During AC training each trial of this relation was followed by a trial of combined procedures of spelled copy, dictation and oralization, and other fluent trial. After the emergence of equivalence relation (BC/CB), children were tested on textual reading of syllables, trained- and generalized- words (formed by the recombination of the syllables of training words). When participants performance reached the minimum of 90% of accuracy in generalized reading test, in the next day a Post-test was carried out. Otherwise, the same procedure was applied again with three generalization words (BOLA, LAMA, and CAPA). The children of the second group were initially exposed to tasks of syllabic recognition and then to tasks of rhyme, alliteration, addition and subtraction of syllables, and graphosyllabic correspondence (with syllables MA, LA, PA, TO, BO, and CA). The participant was only exposed to the training of another syllable if his/her performance reached 100% of accuracy in the task of graphosyllabic correspondence and in the experimental items of the other activities. In the next day, after the conclusion of this training phase, the Pos-test was carried out: three participants of the equivalence group and one of the phonological consciousness presented recombinative reading of some words, but none of them presented generalized recombinative reading. It is suggested that other variables may have interfered in the participants performance: the pre and extra-experimental history, the acquisition of code-related concepts (e.g. left-to-right reading) and the number of training trials. It is also suggested that, when teaching Portuguese reading skills, the combination stimulus equivalence procedures and syllabic discrimination / correspondence is an efficient method to teach recombinative reading. It is proposed that new studies evaluate the effects of the combination of these procedures in the teaching of reading skills. / A formação de classes de equivalência entre figuras, palavras ditadas e palavras impressas promove a leitura com compreensão, mas não estabelece o controle discriminativo por todos as unidades da palavra (letras e sílabas). A aplicação de procedimentos especiais combinados (cópia, ditado e oralização fluente e escandida) durante o ensino das relações condicionais entre palavras ditadas e palavras impressas (AC) favorece o estabelecimento de controle discriminativo por unidades menores que a palavra, e a leitura textual e com compreensão das palavras formadas por recombinações daquelas unidades. O treino explícito de discriminações silábicas tem sido adotado como um dos procedimentos nos estudos sobre consciência fonológica, com resultados satisfatórios em testes de leitura. O presente estudo teve como objetivo investigar o efeito dos dois procedimentos sobre a aquisição da leitura recombinativa em pré-escolares. Três crianças foram expostas ao procedimento de equivalência e procedimento especiais combinados durante o ensino das relações AC (com as palavras MALA, PATO e BOCA), e quatro ao treino explícito de discriminações silábicas em tarefas de rima, aliteração, adição e subtração de sílabas e correspondência grafosilábica. Após um Pré-teste, os participantes do primeiro grupo foram submetidos ao teste / ensino das relações AB (palavras ditadas-figuras), e em seguida ao ensino das relações AC com procedimentos combinados e aos testes BC (figuras-palavras impressas) e CB. Posteriormente à emergência das relações de equivalência (BC/CB), as crianças participavam de testes de leitura textual das sílabas, das palavras de ensino e de generalização (formadas pela recombinação das sílabas das palavras de ensino). Quando os participantes atingiam o mínimo de 90% de acertos no teste de leitura generalizada eram conduzidos ao Pós-teste. Caso contrário, participavam antes da mesma seqüência anterior, porém, com três palavras de generalização (BOLA, LAMA e CAPA). Já as quatro crianças do segundo grupo inicialmente foram submetidas a tarefas de reconhecimento silábico e posteriormente a tarefas de correspondência grafosilábica, rima, aliteração, subtração e adição silábica com as sílabas MA, LA, PA, TO, BO e CA. O participante só era exposto ao treino de uma outra sílaba se obtivesse 100% de acertos na tarefa de correspondência grafosilábica e acertasse todos os itens experimentais das demais atividades. Ao final do programa os participantes eram expostos ao Pós-teste: os três participantes do grupo de equivalência de estímulos e um do grupo de consciência fonológica apresentaram a leitura recombinativa de algumas palavras, mas nenhum deles apresentou leitura recombinativa generalizada. Sugere-se que outras variáveis podem interferir no desempenho dos participantes, como: a história pré e extraexperimental, a aquisição do conceito de impressos (e.g. leitura da esquerda para a direita) e a quantidade de tentativas de ensino. Supõe-se ainda que no caso do ensino de leitura do português o uso conjunto de procedimentos de equivalência de estímulos e de discriminação/correspondência silábica seja um método eficiente no ensino da leitura recombinativa. Propõe-se que novos estudos avaliem os efeitos da combinação destes procedimentos no ensino de tal repertório.

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Nesta tese investiga-se a avaliação automática inteligente da aprendizagem mediada por mapas conceituais. Trata-se de uma abordagem qualitativa, denominada de avaliação formativa, que está em conformidade com o modelo de Bloom, uma referência para os processos educacionais - ensino, aprendizagem e avaliação da aprendizagem. A proposta apresentada pretende ser uma alternativa de solução para uma importante questão na área da Educação: Como avaliar qualitativamente a aprendizagem respeitando os processos cognitivos idiossincráticos de cada estudante? A integração de mapas conceituais, ontologias de domínio e algoritmos genéticos possibilita um avanço no estado da arte de avaliação e acompanhamento automático da aprendizagem. Quebra-se o paradigma das avaliações apenas quantitativas, apresentando uma nova abordagem de acompanhamento gradual e contínuo das atividades do estudante. Nesta abordagem pode-se fazer o acompanhamento individual, respeitando a forma idiossincrática de aprender, e/ou de grupo de estudantes, sendo possível agrupá-los por características cognitivas específicas ou por grau de desenvolvimento. Esta tese inicia uma nova linha de pesquisa que pode ser sintetizada como “Avaliação automática qualitativa da aprendizagem centrada em Mapas Conceituais, fundamentada com técnicas de IA: ontologias e algoritmos genéticos”. Dentro dessa nova linha de pesquisa, a tese traz as seguintes contribuições: ² um protótipo de um ambiente para ensino, aprendizagem e avaliação da aprendizagem, fundamentado na Aprendizagem Significativa, incluindo um editor de mapas conceituais, um editor de ontologias e um módulo avaliador; ² uma proposta de uso de algoritmos genéticos e ontologias para avaliação/acompanhamento qualitativo da aprendizagem, permitindo: – acompanhamento individual passo a passo; – acompanhamento de grupos de estudantes; – comparações entre estudantes. As ontologias de domínio são geradas pelo professor usando um editor de ontologias que é disponibilizado no ambiente. Elas contêm o conhecimento estrutural que deve ser aprendido pelos estudantes antes que estes possam dominar outras formas de conhecimento. O algoritmo genético foi projetado para funcionar em dois modos distintos: i) gerando múltiplos MCs para comparar com o MC do estudante, permitindo uma avaliação da aprendizagem em qualquer estágio do andamento do curso; esta avaliação é relativa, centrada num determinado número de conceitos que representa uma estrutura parcial do domínio de conhecimento sendo estudado; e ii) gerando um MC ótimo de acordo com a ontologia gerada pelo professor para permitir uma avaliação completa da aprendizagem do domínio de conhecimento que foi estudado. O modelo proposto foi avaliado pela implementação de protótipos para a ferrramenta de avaliação. O algoritmo genético desenvolvido usa como espaço de busca as ontologias. Ele imita os processos cognitivos característicos da aprendizagem significativa e constrói MCs que possam ser comparados semanticamente com o do estudante. Sua função de adaptação representa uma forma medir distâncias no campo cognitivo, sendo a escala de medida dada por uma taxonomia que organiza dimensões semânticas e, dentro destas, frases de ligação. Esta taxonomia é usada pelo professor ao construir as ontologias e pelos estudantes ao construírem seus mapas conceituais. Os principais desafios que envolveram o desenvolvimento da pesquisa relatada nesta tese foram os seguintes: 1) determinação de um modelo adequado de ontologia de domínio que pudesse ser aplicado à avaliação da aprendizagem; 2) determinação de um método e uma escala de medida que se aplicasse ao domínio cognitivo; e 3) determinação de um mecanismo de busca na ontologia que fosse coerente com as teorias construtivistas da avaliação da aprendizagem. A pesquisa relatada neste trabalho pode avançar em função de novas funcionalidades ou de melhorias nas funcionalidades já implementadas. Algumas possibilidades foram sugeridas ao final da tese, sendo uma das principais a disponibilização do ambiente na Internet. Esta tese gerou 7 (sete) contribuições científicas, 1 (uma) em revista qualis A, 1 (uma) em revista qualis B, 2 (duas) em congressos internacionais e 3 (três) em congressos nacionais. Os resultados obtidos fazem avançar significativamente o que já foi conseguido até então no grupo de pesquisa AmAm/UFPA, em cujo contexto esta tese está inserida. / In the last two decades, the development of areas such as Computer Networks and Artificial Intelligence (AI) has favored the growth of other areas of knowledge, like Education. In this area, new discoveries have changed the focus of research from old behaviorist educational theories to constructivism, leading to a better understanding of how learning occurs. Meaningful Learning (ML) is a constructivist theory in evidence nowadays and the Concept Map (CM) is its main cognitive tool. Additionally, the recent developments on Distance Learning (DL) have made it possible to apply the educational process in a larger scale. In this thesis, automatic learning assessment mediated by concept maps is investigated. This is related to a qualitative approach, named as formative assessment, which is compliant with Bloom’s model, a reference for educational processes - teaching, learning, and learning assessment. The proposal presented in this thesis is seen as an alternative solution to an important issue in the area of Education: how to evaluate learning qualitatively, respecting each student’s cognitive processes? The integration of concept maps, domain ontologies, and genetic algorithms allows for advances in automatic learning assessment and assistance. The paradigm of mere quantitative assessment is broken, and a new approach to gradual and continuous assistance in learning is presented. Following this approach, it is possible to accompany students individually, respecting their idiosyncratic ways of learning, and also to group students based on specific cognitive characteristics or development degrees. This thesis begins a new research area, which can be synthesized as "Automatic qualitative assessment of learning centered in Concept Maps, based on AI techniques: ontologies and genetic algorithms". In this new research area, the thesis originated the following contributions: ² a prototype of an environment designed to aid teaching, learning, and learning assessment, founded upon Meaningful Learning, encompassing a concept map editor, an ontology editor, and an assessment module; ² A proposal concerning the use of genetic algorithms and ontologies in qualitative assessment/ assistance of learning, allowing for: – step-by-step individual assistance; – assistance to groups of students; – comparisons among students. Domain ontologies are generated by the teacher, who uses an ontology editor provided by the environment. They comprise the structural knowledge that must be learned by students before they can manage other forms of knowledge. The genetic algorithm was designed to run in two distinct modes: i) generating multiple CMs to compare with the student’s CM, allowing for learning assessment at any moment of the course; this assessment is relative, centered in a determined number of concepts which represent a partial structure of knowledge domain being studied.; and ii) generating an optimal CM according to the ontology created by the teacher, to permit a complete assessment of the learning of the knowledge domain which was studied. The proposed model was evaluated by the implementation of prototypes for the assessment tool. The genetic algorithm developed uses the ontologies as its search spaces. It emulates meaningful learning cognitive processes, and constructs CMs that can be semantically compared to that of the student. Its fitness function represents a way of measuring distances in the cognitive field, being the measurement unit given by a taxonomy that organizes semantic dimensions and, inside these, linking phrases. This taxonomy is used by teachers when they construct their ontologies, and by students when they construct their concept maps. The main challenges faced in the development of the research reported in this thesis were: 1) definition of a domain ontology model that could be applied to learning assessment; 2) definition of a method and a scale that could be applied to the cognitive domain; and 3) definition of a search mechanism in the ontology in accordance with constructivist theories of learning assessment. The research described in this thesis can be further developed with new functionalities or improvements in functionalities already implemented. Some possibilities are suggested in the end of the thesis, the main of which being the deployment of the environment in the Internet. This thesis has generated 7 (seven) scientific contributions, 1 (one) in a qualis A magazine, 1 (one) in a qualis B magazine, 2 (two) in international congresses, and 3(three) in national congresses. The results of this research advance what has already been attained by the AmAm/UFPA research group, in whose context this thesis is inserted.

Acompanha: Guia prático de programação de simulações PhET para o ensino de ciência e matemática: básico e avançado / Esta pesquisa teve como objetivo investigar os efeitos da aplicação de game design em uma simulação interativa do projeto PhET no processo de ensino e aprendizagem, e quanto ao interesse dos estudantes em acessarem, espontaneamente, as simulações. A metodologia envolveu 75 estudantes do Ensino Médio em um design experimental com grupo de controle (S) e grupo experimental (G). A análise dos dados apontou que a aplicação de game design não afeta (p = 0,16) a aquisição de conhecimento e a atitude dos alunos ao final da aula. Porém, uma diferença com significância (p < 0,01 e r = 0,34) foi observada para o teste de retenção, sendo maior para o grupo G. A diferença entre o teste de retenção e o pós-teste (p <0,001 e r = 0,38) foi favorável para o grupo G. As curvas de regressão para a retenção apresentaram-se inclinadas e com um gap positivo para o grupo G, quando comparado com o grupo S, utilizando o conhecimento prévio como covariante. O experimento foi replicado em um design quase-experimental com 64 participantes, a comparação com o teste de retenção, manteve-se favorável para o grupo G, reforçando a validade externa do experimento. O efeito positivo na retenção de conhecimento, proporcionado pela seção de jogo é discutido com referência na Teoria da Carga Cognitiva. A seção de jogo presente na simulação potencializa a sua função como material instrucional, facilitando a construção e automatização de esquemas cognitivos na memória de trabalho dos estudantes. Um maior interesse dos estudantes, em acessarem as simulações PhET, foi observado após a aplicação de elemento de game design sociointerativo, no caso, com um placar de pontuações. Esse resultado foi discutido com referência no conceito de Homo ludens. Tendo como referência o escopo teórico de Richard E. Mayer, é possível compreender as observações obtidas nesta pesquisa, o qual destaca que: métodos de aprendizagem por descoberta, sem orientação, geralmente, são ineficientes e ineficazes para promoverem a aprendizagem conceitual. A aplicação de game design permite que a simulação seja utilizada tanto em espaços formais de ensino, com foco na aprendizagem pela descoberta guiada, como em situações adversas, em uma aprendizagem baseada em jogos digitais. Como contribuição para a área de Design Instrucional no ensino de Ciência, conclui-se nesta tese: a presença de uma seção de jogo em uma simulação interativa de Física possui efeitos positivos na retenção de conhecimento (d = 0,81), na motivação dos estudantes em acessarem, espontaneamente, as simulações, e não há evidências de aumento de carga cognitiva na memória de trabalho dos aprendizes. / This research aimed to investigate the effects of applying game design to a PhET interactive simulation on the teaching and learning process, and on student interest in spontaneously accessing the simulation. The methodology involved 75 high school students in an experimental design with a control group (S) and an experimental group (G). Data analysis highlighted that applying game design did not affect the acquisition of knowledge and student attitudes at the end of the class (p = 0.16). However, a significant difference (p <0.01 and r = 0.34) was observed for the retention test, being greater for the G group. The difference between the retention test and the post-test (p <0.001 and r = 0.38) was favorable for the G group. The regression curves for retention were inclined with a positive gap for the G group when compared with the S group, using previous knowledge as a covariate. The experiment was replicated in a quasiexperimental design with 64 participants, and the retention test comparison remained favorable for the G group, reinforcing the external validity of the experiment. The positive effect on knowledge retention provided by the game section is discussed with reference to cognitive load theory. The game section present in the simulation enhances its function as instructional material, facilitating the construction and automation of cognitive schemes in students' working memory. Greater student interest in accessing the PhET simulation was observed after adding a sociointeractive game design element, in this case, a high score board. This result was discussed with reference to the concept of Homo ludens. With reference to the theoretical scope of Richard E. Mayer, it is possible to understand the results obtained: learning methods by discovery, without guidance, are generally inefficient and ineffective in promoting conceptual learning. Applying game design allows the simulation to be used in both formal teaching spaces focused on learning by guided discovery and in adverse situations with digital game-based learning. As a contribution to the area of instructional design in science teaching, this thesis concludes that the game section present in a physics interactive simulation positively affects the retention of knowledge (d = 0.81) and student motivation to spontaneously access the simulation, with no evidence of cognitive load increases in students’ working memory.

Neste trabalho foi estudada a utilização de um sistema hipermídia como um instrumento de avaliação de conhecimento prévio e de medida educacional, dentro da perspectiva da teoria da carga cognitiva e da teoria da aprendizagem significativa, em ensino de cinemática. Para isso, foi realizada uma revisão da literatura em hipermídias adaptativas e a resolução de problemas. A parte experimental do trabalho foi fundamentada na literatura em hipermídias e os resultados foram analisados com o citado aporte teórico. Para tanto, foi desenvolvida uma aproximação teórica entre a aprendizagem significativa e a teoria da carga cognitiva, juntamente com os aspectos teóricos elaborados pela literatura em hipermídia adaptativa. Em um primeiro estudo, foi desenvolvida uma metodologia exploratória para a construção de uma hipermídia programada para registrar dados referentes às respostas dos alunos, e, também, a sua navegação dentro da hipermídia durante um teste sobre velocidade média, sendo aplicado a um grupo de alunos do primeiro ano do Ensino Médio do Instituto Federal do Rio Grande do Sul, no campus Ibirubá, RS, Brasil. O primeiro estudo revelou que a atribuição teórica da dificuldade das questões foi satisfatória e que os alunos possuem a tendência de se estabilizar em determinada dificuldade No segundo estudo, aplicado sobre alunos do primeiro ano do Ensino Médio do Instituto Federal do Rio Grande do Sul, no campus Bento Gonçalves, RS, Brasil, foi abordado um estudo de caso, onde o conteúdo produzido pelos alunos foi analisado a partir da sua interação com a hipermídia num contexto de ensino de cinemática, só que agora com uma carga de matéria superior ao primeiro estudo e não apenas sobre a velocidade média. Além de corroborar a atribuição da dificuldade das questões, percebeu-se que não é possível alinhar o estilo cognitivo do aluno com o seu estilo de navegação. Sob a luz do referencial teórico, tentou-se entender esses resultados e fez-se uma crítica à lógica da tentativa de utilizar o estilo cognitivo como método de adaptação da navegação. Por fim, sugere-se uma série de diretrizes que devem ser seguidas para futuros estudos em hipermídias adaptativas no ensino de cinemática. / In this research it was analyzed the use of a hypermedia system as a evaluating instrument of previous knowledge and learning assessment, within the perspective of the cognitive load theory and of the meaningful learning theory, in the teaching of kinematics. For this, initially a review of the literature on adaptative hypermedia and problem solving. The experimental part of research was based on the literature about hypermedia and the findings were interpreted in the light of these theories. It was also made a theoretical approximation between the meaningful learning theory and the cognitive load theory, together with the theoretical features of adaptative hypermedia found in the literature. In the first study an exploratory methodology was developed for the construction of a hypermedia programmed to make records of the answers given by the students as well as their browsing within the hypermedia during a test on average speed applied to students of high school first year of the Federal Institute of Rio Grande do Sul, Ibirubá campus, Brazil. Findings of the first study suggest that the theoretical distribution of the difficult level of the questions was satisfactory and that the students tend to stay in the certain difficult. The second study was carried out with high school first year students of the Federal Institute of Rio Grande do Sul, campus Bento Gonçalves, Brazil A case study was done, in which the content produced by students in their interaction with the hypermedia in the context of kinematics teaching was analyzed, but in this case with a context load higher than in the first study that was just about average speed. In addition of corroborating the level of difficult of the question it was found that it is not possible to align the students cognitive style and their browsing style, In the light of the theoretical framework an attempt was made to interpret these findings and a critical position was assumed regarding the logic of using cognitive style as adaptative method of browsing. At the end, a series guideline is proposed for future studies about the use of adaptative hypermedia in the teaching of kinematics.

Neste trabalho foi estudada a utilização de um sistema hipermídia como um instrumento de avaliação de conhecimento prévio e de medida educacional, dentro da perspectiva da teoria da carga cognitiva e da teoria da aprendizagem significativa, em ensino de cinemática. Para isso, foi realizada uma revisão da literatura em hipermídias adaptativas e a resolução de problemas. A parte experimental do trabalho foi fundamentada na literatura em hipermídias e os resultados foram analisados com o citado aporte teórico. Para tanto, foi desenvolvida uma aproximação teórica entre a aprendizagem significativa e a teoria da carga cognitiva, juntamente com os aspectos teóricos elaborados pela literatura em hipermídia adaptativa. Em um primeiro estudo, foi desenvolvida uma metodologia exploratória para a construção de uma hipermídia programada para registrar dados referentes às respostas dos alunos, e, também, a sua navegação dentro da hipermídia durante um teste sobre velocidade média, sendo aplicado a um grupo de alunos do primeiro ano do Ensino Médio do Instituto Federal do Rio Grande do Sul, no campus Ibirubá, RS, Brasil. O primeiro estudo revelou que a atribuição teórica da dificuldade das questões foi satisfatória e que os alunos possuem a tendência de se estabilizar em determinada dificuldade No segundo estudo, aplicado sobre alunos do primeiro ano do Ensino Médio do Instituto Federal do Rio Grande do Sul, no campus Bento Gonçalves, RS, Brasil, foi abordado um estudo de caso, onde o conteúdo produzido pelos alunos foi analisado a partir da sua interação com a hipermídia num contexto de ensino de cinemática, só que agora com uma carga de matéria superior ao primeiro estudo e não apenas sobre a velocidade média. Além de corroborar a atribuição da dificuldade das questões, percebeu-se que não é possível alinhar o estilo cognitivo do aluno com o seu estilo de navegação. Sob a luz do referencial teórico, tentou-se entender esses resultados e fez-se uma crítica à lógica da tentativa de utilizar o estilo cognitivo como método de adaptação da navegação. Por fim, sugere-se uma série de diretrizes que devem ser seguidas para futuros estudos em hipermídias adaptativas no ensino de cinemática. / In this research it was analyzed the use of a hypermedia system as a evaluating instrument of previous knowledge and learning assessment, within the perspective of the cognitive load theory and of the meaningful learning theory, in the teaching of kinematics. For this, initially a review of the literature on adaptative hypermedia and problem solving. The experimental part of research was based on the literature about hypermedia and the findings were interpreted in the light of these theories. It was also made a theoretical approximation between the meaningful learning theory and the cognitive load theory, together with the theoretical features of adaptative hypermedia found in the literature. In the first study an exploratory methodology was developed for the construction of a hypermedia programmed to make records of the answers given by the students as well as their browsing within the hypermedia during a test on average speed applied to students of high school first year of the Federal Institute of Rio Grande do Sul, Ibirubá campus, Brazil. Findings of the first study suggest that the theoretical distribution of the difficult level of the questions was satisfactory and that the students tend to stay in the certain difficult. The second study was carried out with high school first year students of the Federal Institute of Rio Grande do Sul, campus Bento Gonçalves, Brazil A case study was done, in which the content produced by students in their interaction with the hypermedia in the context of kinematics teaching was analyzed, but in this case with a context load higher than in the first study that was just about average speed. In addition of corroborating the level of difficult of the question it was found that it is not possible to align the students cognitive style and their browsing style, In the light of the theoretical framework an attempt was made to interpret these findings and a critical position was assumed regarding the logic of using cognitive style as adaptative method of browsing. At the end, a series guideline is proposed for future studies about the use of adaptative hypermedia in the teaching of kinematics.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a proposal to jointly use educational games, experimental activities and computer simulations using the Modellus software in teaching as teaching-learning technique of physics content in general. The content addressed in this work is the hydrodynamics and its application in the physical concepts involved in flying aircraft. The survey was conducted with students of the second year of high school in two public schools. We use a didactic sequence using own teaching materials, whose material was guided by low-cost experiments. We use as a motivating theme a paper airplane championship held in two stages. In the first meeting within the school itself and the last meeting in a dispute between the two schools carried out in the UFS. The theoretical framework is based on the theory of mental models of John Laird and in the theory of meaningful learning of Ausubel, so that the evaluations of previous knowledge of the students were made through evaluation of test type questionnaire. Learning content is reinforced through the use of computer simulation using the software Modellus. The students´ evaluation was made with the use of educational games: crosswords, word searches and games of the seven errors. The assessment was carried out by applying questions of the type alternative conceptions, which was applied at the beginning and end of each activity in the instructional sequence. The results were evaluated in qualitative and quantitative way, comparing student performance before and after the application of instructional sequence. The results indicate that the use of educational games, experimental activities and the software complement each other providing motivation to students, as well as, in most cases, meaningful learning and increased in interest in the subject of Physics. / O presente estudo realiza uma proposta de se utilizar conjuntamente jogos educacionais, atividades experimentais e simulações computacionais usando o software Modellus como técnica de ensino-aprendizagem de conteúdos de Física no ensino médio. Neste trabalho, o conteúdo abordado é o de hidrodinâmica e sua aplicação nos conceitos físicos envolvidos no voo de aviões. A pesquisa foi realizada com a participação de estudantes da segunda série do ensino médio de duas escolas da rede pública. Utilizamos uma sequência didática a partir de um material didático próprio, previamente elaborado a partir de textos disponíveis em diversos meios como sites, livros, artigos etc. Como tema motivador realizou-se um campeonato de avião de papel realizado em dois momentos: no primeiro encontro, dentro da própria escola, e no último encontro em uma disputa entre as duas escolas, realizado na UFS. O referencial teórico se baseia na teoria dos Modelos Mentais de Johnson-Laird e na teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. As avaliações dos conhecimentos prévios dos alunos foram realizadas através de questões como por exemplo, retiradas de vestibulares ou de livros. Reforçava-se o aprendizado do conteúdo através do uso de simulação computacional usando o software Modellus. A avaliação das atividades dos alunos foi feita com o uso de jogos didáticos: cruzadinhas, caça palavras e jogos dos sete erros. Realizou-se a avaliação do projeto através da aplicação de questões do tipo concepções alternativas, que era aplicada no início e no final de cada atividade na sequência didática. Os resultados foram avaliados na forma quali-quantitativa, comparando-se o desempenho dos estudantes antes e depois da aplicação da sequência didática. Os resultados indicam que o uso dos jogos educacionais, atividades experimentais e o software se complementam, proporcionando motivação aos alunos, como também, em sua maioria, uma aprendizagem significativa e aumento no interesse pela disciplina de Física.

Submitted by Celso Magalhaes (celsomagalhaes@ufrrj.br) on 2017-07-20T11:34:03Z No. of bitstreams: 1 2015 - Janne Faria Torres Braga.pdf: 1337555 bytes, checksum: 87664911deb5577d5ad055a22ce6f7c9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T11:34:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015 - Janne Faria Torres Braga.pdf: 1337555 bytes, checksum: 87664911deb5577d5ad055a22ce6f7c9 (MD5) Previous issue date: 2015-08-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / This work aims , through meta-cognitive theory developed by some theorists as Langacker , Vanin , Gombert and Leffa , to examine how the descriptors related to the topic of reading Procedure curriculum SAEB ( System of Basic Education Evaluation ) deal with reading and how this is done by the students, with regard to their understanding . It is intended in this case to draw a profile of the types of statements used in questions and categorize them , and on issues related to reading procedure descriptors, use some cognitive strategies such as monitoring,selfexplanation and justification in order to assist students during the reading process so that, throughout his schooling , perform this task autonomously / O presente trabalho se prop?e, por meio da teoria metacognitiva desenvolvida por alguns te?ricos como Langacker, Vanin, Gombert e Leffa, a analisar o modo como os descritores referentes ao t?pico de Procedimento da Leitura da matriz curricular do SAEB (Sistema de Avalia??o da Educa??o B?sica) tratam da leitura e como essa ? feita pelos alunos, no que tange ? sua compreens?o. Pretende-se, nesse caso, tra?ar um perfil dos tipos de enunciados usados nas quest?es e categoriz?-los e, nas quest?es relacionadas aos descritores do Procedimento de Leitura, usar algumas estrat?gias cognitivas como monitoramento, autoexplica??o e justificativa a fim de auxiliar os alunos durante o processo da leitura para que possam, ao longo de sua escolariza??o, realizar tal tarefa autonomamente.