O objetivo deste trabalho foi investigar a aprendizagem por parte de professores de Física do ensino médio de conceitos específicos ao campo conceitual associado à modelagem científica, tais como: idealizações, aproximações, domínio de validade, expansão e generalização de modelos. O referencial teórico adotado para a realização deste estudo está baseado na teoria dos campos conceituais de Gérard Vergnaud e na visão epistemológica de Mario Bunge no que concerne aos modelos e ao progresso do conhecimento científico. Nesse sentido, elaboramos uma estratégia didática de modo a introduzir noções epistemológicas contemporâneas, imbricadas com conteúdos de Física, implementada na forma de um curso a distância de 40 horas, utilizando um ambiente virtual de aprendizagem. Inicialmente, vinte professores matricularam-se no curso, mas somente oito o concluíram. Houve dois encontros presenciais, um no início e o outro ao final do curso, um encontro virtual por semana e inúmeras interações em sessões assíncronas (fóruns e emails). Diversas das tarefas propostas aos professores envolveram situações-problema nas quais os conceitos associados à modelagem científica foram trabalhados através de atividades exploratórias de simulação computacional. Os resultados indicam que a abordagem utilizada favoreceu a aprendizagem conceitual do processo de modelagem científica por parte dos professores, motivando-os a ensinar Física aos seus estudantes levando em consideração os conceitos e o papel da modelagem no contexto da Ciência. / The purpose of this work was to investigate high school teachers learning about key concepts of scientific modeling such as idealizations, approximations, context validity, generalizations and expansions of models. The theoretical framework adopted was based on Gérard Vergnaud’s conceptual fields’ theory and on Mario Bunge´s epistemological viewpoint concerning scientific models and science development. We designed a didactical approach to introduce contemporary epistemological ideas imbricated with traditional high school physics subjects in a 40-hour distance learning course using a virtual environment. Initially, twenty high school teachers were enrolled in the course, but just eight of them finished it. There have been two face-to-face meetings, at the beginning and at the end of the course, a synchronous meeting per week and several asynchronous interactions (forum and emails). The tasks presented to the teachers involved problem-situations in which the key concepts of scientific modeling could be worked through exploratory computational activities. The results indicate that this approach fostered a conceptual understanding of the scientific modeling process by the teachers, motivating them to teach physics to their students taking into account the concept and role of modeling in science.

A Comunicação Estrutural é uma técnica pedagógica cujo objetivo é ajudar na avaliação e no exercício de sofisticadas habilidades intelectuais de pensamento crítico e complexas estruturas conceituais dos aprendizes. A produção de material instrucional baseado nessa técnica apresenta algumas dificuldades devido à falta de automatização, principalmente no que se refere à detecção de incoerências geradas durante seu processo de autoria. Descobrir e tratar essas incoerências de forma manual não oferece o suporte adequado ao autor, facilitando, assim, a inserção de problemas que diminuem a eficiência da técnica. Este trabalho de pesquisa aborda uma maneira de identificar, de forma automatizada, incoerências no decorrer do processo de autoria de exercícios em Comunicação Estrutural. Dessa forma, por meio do uso de mapas conceituais e de grafos, são apresentados conceitos e elementos relevantes que propiciam uma solução computacional para o problema de ocorrência dessas incoerências.

Neste trabalho é proposto um método de aquisição não assistida de conhecimento, especialmente voltado para aquisição de ontologias de domínio para uso em aplicações de gestão de conhecimento. O método proposto utiliza mapas conceituais como meio de facilitar ao especialista a expressão do conhecimento, seguido do uso de uma ferramenta que auxilia na conversão do mapa conceitual para uma representação formal, utilizando lógicas de descrição. Esta ferramenta analisa o mapa levando em consideração a topologia do mapa e palavras-chave utilizadas pelo especialista. Após a análise, uma série de questões é gerada e mostrada ao especialista. A partir da resposta dessas questões, a semântica do mapa conceitual é detalhada a ponto de ser possível gerar uma representação formal das informações presentes no mapa. A aplicabilidade desse método foi testada por meio de experimentos com um grupo de voluntários, todos engenheiros do meio aeronáutico, e os resultados obtidos mostram evidências de que o método é viável como alternativa para diminuir a dificuldade na aquisição de conhecimento

Um dos grandes desafios do processo de usinagem é a necessidade de abordar expectativas de desempenho, saúde operacional e meio ambiente durante a escolha do fluido de corte. Um agravante ambiental do fluido é sua má administração (uso incorreto, armazenamento e direcionamento). Para a redução dos riscos ambientais o uso de fluido de corte de base vegetal é uma alternativa biodegradável. Cada vez mais utilizados pela indústria, o óleo vegetal comparado com o óleo mineral possui vantagens não só ambientais, mas também podem aumentar o desempenho de corte, aumentar a vida útil da ferramenta e a qualidade de acabamento da peça usinada. O objetivo do trabalho é identificar os requisitos básicos do óleo vegetal para produção do fluido de corte para melhor selecionar dentre a biodiversidade de oleaginosas existentes no mercado. Neste trabalho utilizou-se a ferramenta Mapas Cognitivos do método SODA - Strategic Options Development and Analysis da Pesquisa Operacional Soft, para identificação dos critérios que viabilizam o óleo vegetal para produção, com a colaboração dos especialistas que trabalham na concepção, produção e descarte de fluidos. O mapeamento do problema possibilitou identificar as principais bases de vulnerabilidade técnica, econômica e ambiental na produção do fluido de corte biodegradável. As conclusões da avaliação coletiva abordam as variáveis que incluem o campo de viabilidade produtiva, suporte tecnológico e contribuição aos aspectos de sustentabilidade do produto.

Objetivo do trabalho é propor um processo para a Análise de Stakeholders utilizando mapas cognitivos a fim de auxiliar no processo da elicitação de necessidades raiz. O processo proposto aborda desde o estudo do contexto até a identificação das necessidades e informações relevantes para serem transformadas em requisitos e a estruturação do problema a partir do ponto de vista do stakeholder. A motivação do trabalho vem da dificuldade no entendimento das necessidades dos stakeholders no desenvolvimento de sistemas, sejam eles produto, processo ou serviço. O processo proposto se fundamenta nos conceitos da Engenharia de Sistemas e da Cognição e seus Mapas Cognitivos. O trabalho aporta três principais contribuições, a primeira é a elicitação exaustiva com o stakeholder até chegar à necessidade raiz, utilizando o processo cognitivo por meio dos repetidos questionamento até chegar à raiz do assunto. A segunda contribuição é na captura gráfica do rationale das necessidades mais relevantes. A terceira contribuição é a de ajudar ao stakeholder a entender sua própria necessidade e/ou problema, também com a ajuda do processo cognitivo utilizado na criação dos mapas. De esta maneira obtendo como resultado informações relevantes elicitadas junto com seu rationale e o entendimento do problema. O processo proposto foi aplicado num estudo piloto dentro do Laboratório de Integração e Testes (LIT) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O Processo de Análise de Stakeholders Utilizando Mapas Cognitivos pode ser considerado como uma opção válida na hora de decidir a estratégia da Análise de Stakeholders; ele facilita a aproximação com o stakeholder e fornece uma ferramenta iterativa e interativa que abre a porta para a imaginação tanto para o stakeholder expressar suas necessidades quanto para que o engenheiro de sistemas possa gerar questionamentos e ambos construírem conclusões do problema e seu contexto dando partida à concepção da solução.

[pt] Alinhamento de esquema é uma questão fundamental em aplicações de banco de dados, tais como mediação de consultas, integração de banco de dados e armazéns de dados. Nesta tese, abordamos inicialmente o alinhamento de catálogos. Um catálogo é um banco de dados simples que contém informações sobre conjuntos de objetos, tipicamente classificados usando-se termos de um dado tesauro. Inicialmente apresentamos uma técnica de alinhamento baseada na noção de similaridade, que se aplica a pares de tesauros e de listas de propriedades. Descrevemos, então, o alinhamento baseado na noção de informação mútua e introduzimos variações que exploram certas heurísticas. Ao final, discutimos resultados experimentais que avaliam a precisão do método e comparam a influência das heurísticas. Após as técnicas para alinhamento de catálogos, nos concentramos no problema mais complexo de alinhamento de dois esquemas descritos em um subconjunto de OWL. Adotamos uma técnica baseada em instâncias e, por isso, assumimos que conjuntos de instâncias de cada esquema estão disponíveis. Decompomos este problema nos subproblemas de alinhamento de vocabulário e de alinhamento de conceitos. Introduzimos também condições suficientes para garantir que o alinhamento de vocabulário induz um alinhamento de conceitos correto. Em seguida, descrevemos uma técnica de alinhamento de esquemas OWL baseada no conceito de similaridade. Finalmente, avaliamos a precisão da técnica usando dados disponíveis na Web. De forma diferente de outras técnicas anteriores baseadas em instâncias, o processo de alinhamento que descrevemos usa funções de similaridade para induzir alinhamento de vocabulários de uma forma não trivial. Ilustramos, também, que a estrutura de esquemas OWL pode nos levar a mapeamentos de conceitos errados e indicamos como evitar tais problemas. / [en] Schema matching is a fundamental issue in many database applications, such as query mediation, database integration, catalog matching and data warehousing. In this thesis, we first address hot to match catalogue schemas. A catalogue is a simple database that holds information about a set of objects, typically classified using terms taken from a given thesaurus. We introduce a matching approach, based on the notion of similarity, which applies to pairs of thesauri and to pairs of lists of properties. We then describe matchings based on cooccurrence of information and introduce variations that explore certain heuristics. Lastly, we discuss experimental results that evaluate the precision of the matchings introduced and that measure the influence of the heuristics. We then focus on the mre complex problem of matching two schemas that belong to an expressive OWL dialect. We adopt an instance-based approach and, therefore, assume that a set of instances from each schema is available. We first decompose the problem of OWL schema matching into the problem of vocabulary matching and the problem of concept mapping. We also introduce sufficient conditions guaranteeing that a vocabulary matching induces a correct concept mapping. Next, we describe OWL schema matching technique based on the notion of similarity. Lastly, we evaluate the precision of the technique using data available on the Web. Unlike any of the previous instance-based techniques, the matching process we describe uses similarity functions to induce vocabulary matchings in a non-trivial, coping with an expressive OWL dialect. We also illustrate, through a set of examples, that the structure of OWL schemas may lead to incorrect concept mappings and indicate how to avoid such pitfalls.

Este trabalho aborda o tema de alocação de tarefas através de um estudo de caso na Petrobras, onde os recursos são navios, e as tarefas são serviços submarinos. O menor tempo de atendimento aos serviços é o fator determinante para a alocação dos serviços aos navios. O problema de alocação de tarefas apesar de ser um problema clássico da Pesquisa Operacional pode, em alguns casos, não se apresentar totalmente estruturado para os tomadores de decisão. Nestes casos é recomendável a estruturação do problema antes da aplicação de um modelo matemático. Este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia que possibilite a escolha de um navio para executar cada serviço no menor tempo possível, considerando os requisitos dos serviços e situação dos navios. A metodologia proposta é realizada em três fases. Na primeira fase é realizada a estruturação do problema através de mapas cognitivos. A segunda fase corresponde ao tratamento dos dados adquiridos na primeira fase. A última fase consiste na proposta de solução para o problema. Foi desenvolvido um programa computacional para auxiliar na escolha dos navios que executarão cada serviço. A estruturação do problema, através do mapa cognitivo, tornou possível o levantamento das informações relevantes consideradas na fase de solução do problema. Os resultados obtidos com o programa computacional permitem observar uma melhora na alocação dos navios, ao conseguir um tempo menor do que o tempo que é atualmente obtido com o processo utilizado na empresa. O programa traz mais eficiência de tempo em que os serviços são executados, e consequentemente, redução no custo da logística dos navios.

Este trabalho apresenta uma proposta de sequência didática em problemas de contagem, a partir de situações de jogos. Foi feito um Estudo de Caso numa turma de 8º ano do ensino fundamental do Colégio Militar de Porto Alegre e, ao longo do segundo semestre de 2008, quando da aplicação desses jogos, fizemos observações em relação às estratégias de contagem, às relações sociais, às distintas formas de organizar a resolução dos problemas que surgiam nas atividades e aos esquemas produzidos pelos alunos. Fundamentados na Teoria dos Campos Conceituais (Vergnaud) e na Zona de Desenvolvimento Proximal (Vygotsky), fazemos uma análise de como esses sujeitos se comportaram em diferentes contextos que abordavam o mesmo campo conceitual multiplicativo. Ao término dessa pesquisa, concluímos que o conjunto das diversas situações dos jogos ampliou o leque de representações de contagem e que o ambiente de sala de aula se tornou mais sociável, à medida que os alunos se integravam para um objetivo comum. / This work proposes a teaching sequence in counting problems, from situations of games. Was made a case study in a class of 8th grade of elementary school of the Military School of Porto Alegre and, during the second half of 2008, when following these games, we made observations on the counting strategies, social interaction, different ways of organizing the problems that arose in the activities and the schemes produced by the students. Based on the Theory of Conceptual Fields (Vergnaud) and Zone of Proximal Development (Vygotsky), we made an analysis of how these individuals behave in different contexts that were on the same multiplicative conceptual field. At the end of this research, we conclude that all the different situations of the game expanded the range of representations of counting and that the environment of the classroom has become more sociable, as the students were integrated into a common goal.

Este trabalho apresenta uma proposta de sequência didática em problemas de contagem, a partir de situações de jogos. Foi feito um Estudo de Caso numa turma de 8º ano do ensino fundamental do Colégio Militar de Porto Alegre e, ao longo do segundo semestre de 2008, quando da aplicação desses jogos, fizemos observações em relação às estratégias de contagem, às relações sociais, às distintas formas de organizar a resolução dos problemas que surgiam nas atividades e aos esquemas produzidos pelos alunos. Fundamentados na Teoria dos Campos Conceituais (Vergnaud) e na Zona de Desenvolvimento Proximal (Vygotsky), fazemos uma análise de como esses sujeitos se comportaram em diferentes contextos que abordavam o mesmo campo conceitual multiplicativo. Ao término dessa pesquisa, concluímos que o conjunto das diversas situações dos jogos ampliou o leque de representações de contagem e que o ambiente de sala de aula se tornou mais sociável, à medida que os alunos se integravam para um objetivo comum. / This work proposes a teaching sequence in counting problems, from situations of games. Was made a case study in a class of 8th grade of elementary school of the Military School of Porto Alegre and, during the second half of 2008, when following these games, we made observations on the counting strategies, social interaction, different ways of organizing the problems that arose in the activities and the schemes produced by the students. Based on the Theory of Conceptual Fields (Vergnaud) and Zone of Proximal Development (Vygotsky), we made an analysis of how these individuals behave in different contexts that were on the same multiplicative conceptual field. At the end of this research, we conclude that all the different situations of the game expanded the range of representations of counting and that the environment of the classroom has become more sociable, as the students were integrated into a common goal.

Este trabalho apresenta uma proposta de sequência didática em problemas de contagem, a partir de situações de jogos. Foi feito um Estudo de Caso numa turma de 8º ano do ensino fundamental do Colégio Militar de Porto Alegre e, ao longo do segundo semestre de 2008, quando da aplicação desses jogos, fizemos observações em relação às estratégias de contagem, às relações sociais, às distintas formas de organizar a resolução dos problemas que surgiam nas atividades e aos esquemas produzidos pelos alunos. Fundamentados na Teoria dos Campos Conceituais (Vergnaud) e na Zona de Desenvolvimento Proximal (Vygotsky), fazemos uma análise de como esses sujeitos se comportaram em diferentes contextos que abordavam o mesmo campo conceitual multiplicativo. Ao término dessa pesquisa, concluímos que o conjunto das diversas situações dos jogos ampliou o leque de representações de contagem e que o ambiente de sala de aula se tornou mais sociável, à medida que os alunos se integravam para um objetivo comum. / This work proposes a teaching sequence in counting problems, from situations of games. Was made a case study in a class of 8th grade of elementary school of the Military School of Porto Alegre and, during the second half of 2008, when following these games, we made observations on the counting strategies, social interaction, different ways of organizing the problems that arose in the activities and the schemes produced by the students. Based on the Theory of Conceptual Fields (Vergnaud) and Zone of Proximal Development (Vygotsky), we made an analysis of how these individuals behave in different contexts that were on the same multiplicative conceptual field. At the end of this research, we conclude that all the different situations of the game expanded the range of representations of counting and that the environment of the classroom has become more sociable, as the students were integrated into a common goal.