Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T22:44:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281094.pdf: 2556693 bytes, checksum: 3357c5d3f7a1cfe0bddeec63b21572c0 (MD5) / A fase de projeto conceitual demecanismos emanipuladores paralelos, i.e. estruturas cinematicas, destina-se ao desenvolvimento da concepçao da cadeia cinematica. As etapas fundamentais para o desenvolvimento da concepao da cadeia cinematica sao sintese e analise. A sintese corresponde à enumeraçao de concepcoes e a analise corresponde `a seleçao das concepçoes mais promissoras considerando os requisitos de projeto. O objetivo deste trabalho é aplicar ferramentas da teoria de grupos e teoria de grafos para a enumeraçao e para a analise de estruturas cinematicas. A enumeraçao sera desenvolvida de forma sistematica em tres niveis: enumeraçao de cadeias cinematicas, enumeraçao de mecanismos e enumeraçao de manipuladores paralelos. A aplicaçao de ferramentas da teoria de grafos e grupos permite desenvolver novos metodos para enumeraçao e, consequentemente, obter novos resultados. A analise sera simplificada considerando um novo metodo que avalia as simetrias das cadeias cinematicas. Uma cadeia cinematica é representada de forma univoca atraves de um grafo. A representaçao atraves do grafo permite a manipulaçao computacional do problema de enumeraçao de cadeias cinematicas. A aplicaçao de ferramentas integradas da teoria de grafos e teoria de grupos permite identificar as simetrias das cadeias cinematicas atraves do grupo de automorfismos do grafo e, assim, é possivel identificar quais são as possiveis escolhas de base para novos mecanismos e avaliar quais sao as possiveis escolhas de base e efetuador final para manipuladores paralelos. O primeiro nivel da sintese corresponde à enumeraçao de cadeias cinematicas com determinada mobilidade, numero de elos, numero de juntas que operam num determinado sistema de helicoides. O segundo nivel da sintese corresponde a enumeraçao de mecanismos. Um mecanismo é uma cadeia cinematica com um elo escolhido para ser a base. Assim, a enumeraçao de mecanismos consiste em determinar todas as possiveis escolhas de bases para uma determinada cadeia cinematica. O principal conceito empregado neste nivel é o de simetria de grafos não coloridos e orbitas do grupo de automorfismos. O terceiro nivel da sintese corresponde `a enumeraçao de manipuladores paralelos. Um manipulador paralelo é uma cadeia cinematica com um elo escolhido para ser a base e outro para ser o efetuador final. Em outras palavras, um manipulador paralelo é um mecanismo com um elo escolhido para ser o efetuador final. Assim, a enumeraçao de manipuladores paralelos consiste em determinar todas as possiveis escolhas de efetuador final para um determinado mecanismo. O principal conceito empregado neste nivel é a simetria de grafos coloridos e orbitas do grupo de automorfismos de grafos coloridos. Na etapa de analise das concepcoes enumeradas serao abordadas propriedades bem estabelecidas na literatura: mobilidade, variedade, conectividade, grau de controle, redundancia e simetria. Mobilidade e variedade sao propriedades globais das estruturas cinematicas. Conectividade, grau de controle e redundancia sao propriedades locais, i.e. entre dois elos da estrutura cinematica e sao dadas por matrizes n×n, onde n é o número de elos da cadeia. A simetria pode ser considerada uma propriedade global e/ou local da estrutura cinem´atica. A aplicaçao de ferramentas integradas da teoria de grafos e teoria de grupos permite demonstrar que as propriedades locais sao invariantes pela acao do grupo de automorfismos do grafo, i.e. elas sao propriedades simetricas. Desta forma, a representaçao matricial é reduzida de n×n para o×n, onde o é o numero de orbitas do grupo de automorfismos do grafo aassociado à estrutura cinematica. Essa abordagem permite simplificar a analise de estruturas cinematicas apenas considerando as simetrias das cadeia associadas.

[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.

Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-04-11T18:04:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) regiane_souza_paula_santos.pdf: 3482157 bytes, checksum: f838c34ecea58e59c201d3b24fff5e72 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-04-20T15:07:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) regiane_souza_paula_santos.pdf: 3482157 bytes, checksum: f838c34ecea58e59c201d3b24fff5e72 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T15:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) regiane_souza_paula_santos.pdf: 3482157 bytes, checksum: f838c34ecea58e59c201d3b24fff5e72 (MD5) Previous issue date: 2016 / Este trabalho ? o resultado de uma experi?ncia pedag?gica realizada com alunos do 2? e 3? anos do Ensino M?dio de uma Escola P?blica Estadual, em Diamantina - Minas Gerais. O principal objetivo foi desenvolver uma metodologia de acordo com as orienta??es estabelecidas por Moreira (2010), baseando-se na teoria cognitiva e nas ideias de David Ausubel (1963) e Joseph Novak (1977). Assim, foi utilizada a ferramenta ?Mapas Conceituais? como um poss?vel instrumento facilitador na avalia??o, para otimiza??o do ensino-aprendizagem dos conte?dos de F?sica. A metodologia utilizada nesta pesquisa definiu-se como qualitativa, a partir de um estudo experimental e documental. A pesquisa foi dividida em duas etapas: na primeira etapa, utilizou-se da ferramenta ?Mapas Conceituais? enquanto instrumento de aprendizagem, comparando-se as notas entre duas turmas de 2? ano (A e B). Na segunda etapa, a mesma ferramenta foi utilizada enquanto instrumento de avalia??o, em turmas de 3? ano (A e B), quando foi verificada sua efic?cia a partir da colabora??o de docentes avaliadores em rela??o aos conte?dos de F?sica. Os resultados, bem como a an?lise qualitativa do processo, demonstraram um avan?o significativo nas notas dos discentes ao utilizarem-se os mapas conceituais, enquanto ferramentas avaliativas dos conte?dos de F?sica. Uma sugest?o para futuras pesquisas seria a realiza??o desse experimento em outros conte?dos e em outros n?veis de ensino, substituindo as avalia??es tradicionais pela ferramenta dos mapas conceituais. / Disserta??o (Mestrado Profissional) ? Programa de P?s-Gradua??o em Educa??o, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / This work is the result of an experiment carried out with students of 2nd and 3rd year of high school, a public state school of Diamantina ? Minas Gerais. The main objective was to develop a methodology in accordance with the guidelines established by the author Moreira (2010), based on cognitive theory and in Ausubel's ideas (1963) and Novak (1977). Then, the tool concept maps as facilitator in the evaluation was used to improve the scores of students in the content of Physics. The methodology used in this study was defined as qualitative, experimental and documentary. The research was divided into two stages: the first stage, we used the concept mapping tool as an instrument of learning, comparing notes between two 2nd year classes (A and B). In the second step, we used the concept mapping tool as a tool for evaluation in 3rd year classes (A and B), verifying the effectiveness of this tool in collaboration with evaluators teachers in the content of Physics. The results, as well as qualitative process analysis showed that there was a significant advance in the notes of students, insofar as these reviews developed using conceptual maps as an evaluative tool in Physics content. One suggestion for future research would be to conduct this experiment in other content and in other levels of education, replacing the traditional assessments by the tool of conceptual maps.

Submitted by Ítalo Nascimento de Carvalho (italonc@hotmail.com) on 2016-10-07T20:46:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Ítalo Carvalho final.pdf: 739180 bytes, checksum: 19720b1177de419592608805575b05e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2016-10-17T11:17:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Ítalo Carvalho final.pdf: 739180 bytes, checksum: 19720b1177de419592608805575b05e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T11:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Ítalo Carvalho final.pdf: 739180 bytes, checksum: 19720b1177de419592608805575b05e6 (MD5) / CAPES / Já se sabe que o excesso de conteúdos conceituais nos currículos de biologia do ensino médio é um obstáculo para uma aprendizagem bem sucedida. A grande quantidade de matéria nos currículos afeta a qualidade do ensino: afeta também a aprendizagem de conteúdos relacionados a práticas técnicas e métodos, assim como daqueles relacionados a valores, normas e atitudes. Mas mesmo que a necessidade de reduzir a quantidade de conteúdos conceituais tenha sido reconhecida há já mais de um século, há uma carência de discussões sobre critérios claros para a seleção do que deve ser mantido ou incluído nos currículos. Este trabalho se propõe a contribuir para esta questão identificando quatro critérios para a seleção de conteúdo conceitual. O primeiro é oferecer uma hierarquia de conceitos. Os conceitos abordados no ensino médio devem permitir ao estudante compreender a estrutura conceitual da biologia, incluindo os pontos de integração entre suas subáreas. Portanto, os conceitos que devemos priorizar no ensino devem preferencialmente possuir um papel estruturante na biologia. O segundo critério é que, para identificar estes conceitos, adotemos a moldura conceitual da biologia proposta por Scheiner. O terceiro é buscar um equilíbrio entre o número de conceitos relevantes para a biologia funcional e aqueles relevantes para a biologia evolutiva. Por fim, o quarto é manter um equilíbrio entre conceitos relativos aos componentes, conceitos relativos a processos e conceitos que descrevem propriedades e padrões encontrados nos sistemas biológicos e em classificações que criamos com base nestes sistemas. Se aplicados, estes critérios não apenas permitiriam que os estudantes compreendessem a estrutura conceitual da biologia, mas também lhes daria a capacidade de aprofundar seus conhecimentos desta ciência mesmo após concluírem o ensino médio. Com este artigo, pretendemos iniciar uma discussão sobre a seleção de conteúdos conceituais para os currículos de biologia do ensino médio, assim como fornecer subsídios para formadores de políticas educacionais, especificamente aqueles encarregados de estabelecer objetivos curriculares. / It is by now well-established that the excess of conceptual contents in high school biology curricula is an obstacle to successful learning. The sheer quantity of materials in curricula affects the quality of the teaching: it also affects the learning of contents related to procedures, technics and methods, as well as those related to values, attitudes and norms. While the need for reducing the amount of conceptual content has been acknowledged for more than a century, we lack discussions about clear criteria for guiding the selection of what should be kept or included in curricula. The present paper proposes to contribute to this issue by identifying four criteria for selecting conceptual contents. The first one is to provide a hierarchy of concepts. The concepts taught in high school should enable students to understand the conceptual structure of biology, including contact points among its subareas. Hence concepts that should be prioritized in teaching must preferably play a structuring role in biology. The second one is that, in order to identify these concepts, we adopt the conceptual framework for biology proposed by Scheiner. The third one is aiming for a balance between the number of concepts relevant to functional biology and those relevant to evolutionary biology. Lastly, the fourth one is keeping a balance among concepts concerning systemic components, concepts concerning processes and those which describe properties and patterns found in biological systems and classifications. If applied, these criteria could not only help to enable students to understanding the conceptual structure of biology, but also would provide them the capacity to deepen their knowledge of biology, even after they exit high school. With this paper, we intend to start a discussion on the selection of conceptual content for high school biology curricula in academic sphere, as well as providing subsidies for educational policy makers, specifically those concerned with curricular goals.

Submitted by Ítalo Nascimento de Carvalho (italonc@hotmail.com) on 2016-10-09T19:32:40Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Ítalo Carvalho final.pdf: 739180 bytes, checksum: 19720b1177de419592608805575b05e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2016-10-20T11:20:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Ítalo Carvalho final.pdf: 739180 bytes, checksum: 19720b1177de419592608805575b05e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T11:20:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Ítalo Carvalho final.pdf: 739180 bytes, checksum: 19720b1177de419592608805575b05e6 (MD5) / CAPES / Já se sabe que o excesso de conteúdos conceituais nos currículos de biologia do ensino médio é um obstáculo para uma aprendizagem bem sucedida. A grande quantidade de matéria nos currículos afeta a qualidade do ensino: afeta também a aprendizagem de conteúdos relacionados a práticas técnicas e métodos, assim como daqueles relacionados a valores, normas e atitudes. Mas mesmo que a necessidade de reduzir a quantidade de conteúdos conceituais tenha sido reconhecida há já mais de um século, há uma carência de discussões sobre critérios claros para a seleção do que deve ser mantido ou incluído nos currículos. Este trabalho se propõe a contribuir para esta questão identificando quatro critérios para a seleção de conteúdo conceitual. O primeiro é oferecer uma hierarquia de conceitos. Os conceitos abordados no ensino médio devem permitir ao estudante compreender a estrutura conceitual da biologia, incluindo os pontos de integração entre suas subáreas. Portanto, os conceitos que devemos priorizar no ensino devem preferencialmente possuir um papel estruturante na biologia. O segundo critério é que, para identificar estes conceitos, adotemos a moldura conceitual da biologia proposta por Scheiner. O terceiro é buscar um equilíbrio entre o número de conceitos relevantes para a biologia funcional e aqueles relevantes para a biologia evolutiva. Por fim, o quarto é manter um equilíbrio entre conceitos relativos aos componentes, conceitos relativos a processos e conceitos que descrevem propriedades e padrões encontrados nos sistemas biológicos e em classificações que criamos com base nestes sistemas. Se aplicados, estes critérios não apenas permitiriam que os estudantes compreendessem a estrutura conceitual da biologia, mas também lhes daria a capacidade de aprofundar seus conhecimentos desta ciência mesmo após concluírem o ensino médio. Com este artigo, pretendemos iniciar uma discussão sobre a seleção de conteúdos conceituais para os currículos de biologia do ensino médio, assim como fornecer subsídios para formadores de políticas educacionais, especificamente aqueles encarregados de estabelecer objetivos curriculares. / It is by now well-established that the excess of conceptual contents in high school biology curricula is an obstacle to successful learning. The sheer quantity of materials in curricula affects the quality of the teaching: it also affects the learning of contents related to procedures, technics and methods, as well as those related to values, attitudes and norms. While the need for reducing the amount of conceptual content has been acknowledged for more than a century, we lack discussions about clear criteria for guiding the selection of what should be kept or included in curricula. The present paper proposes to contribute to this issue by identifying four criteria for selecting conceptual contents. The first one is to provide a hierarchy of concepts. The concepts taught in high school should enable students to understand the conceptual structure of biology, including contact points among its subareas. Hence concepts that should be prioritized in teaching must preferably play a structuring role in biology. The second one is that, in order to identify these concepts, we adopt the conceptual framework for biology proposed by Scheiner. The third one is aiming for a balance between the number of concepts relevant to functional biology and those relevant to evolutionary biology. Lastly, the fourth one is keeping a balance among concepts concerning systemic components, concepts concerning processes and those which describe properties and patterns found in biological systems and classifications. If applied, these criteria could not only help to enable students to understanding the conceptual structure of biology, but also would provide them the capacity to deepen their knowledge of biology, even after they exit high school. With this paper, we intend to start a discussion on the selection of conceptual content for high school biology curricula in academic sphere, as well as providing subsidies for educational policy makers, specifically those concerned with curricular goals.

Submitted by Wellington Bittencourt dos Santos (biowell@hotmail.com) on 2017-09-25T20:45:01Z No. of bitstreams: 1 TESE VERSAO CORRIGIDA 11.09.17.pdf: 9731589 bytes, checksum: 9ad3be10d785ad17dd91e309980486e2 (MD5) / Approved for entry into archive by NUBIA OLIVEIRA (nubia.marilia@ufba.br) on 2017-12-06T19:43:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE VERSAO CORRIGIDA 11.09.17.pdf: 9731589 bytes, checksum: 9ad3be10d785ad17dd91e309980486e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-06T19:43:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE VERSAO CORRIGIDA 11.09.17.pdf: 9731589 bytes, checksum: 9ad3be10d785ad17dd91e309980486e2 (MD5) / CAPES (que além de fornecer a minha bolsa regular de doutorado, também me contemplou com uma bolsa PDSE, que permitiu a realização do meu estágio de doutorado sanduíche na Sorbonne, Paris). / O objetivo do estudo aqui relatado se refere a uma análise de conteúdo realizado através do tratamento de redes conceituais. Buscamos analisar a relação entre ideias internalistas e externalistas na evo-devo, tal qual exposto nos livros técnicos do campo. Ferramentas computacionais analíticas foram utilizadas para gerar e investigar as redes conceituais, como uma forma de explorar o arcabouço conceitual subjacente aos discursos dos livros. As redes conceituais foram construídas a partir das conectividades estabelecidas entre os conceitos-chave, previamente selecionados e validados por especialistas em biologia evolutiva, evo-devo e filosofia da biologia. Estes conceitos-chave foram utilizados como indicadores das abordagens internalista e externalista nos livros analisados. Utilizamos diversas métricas da teoria das redes complexas para entender o papel dos conceitos na estrutura da rede. Essas métricas nos permitiram avaliar a centralidade dos conceitos em relação às conectividades estabelecidas na rede. Também realizamos a partição de redes em comunidades conceituais, formadas por conceitos que estão mais fortemente conectados entre si. Posteriormente, buscamos compreender como essas comunidades estão relacionadas com a homofilia (estabelecimento de vínculos com membros de uma mesma comunidade) e heterofilia (estabelecimento de vínculos com membros das outras comunidades) entre os conceitos que compõem as redes. A estruturação de redes dos quadros conceituais na evo-devo nos permitiu: (i) investigar possíveis integrações atuais entre o pensamento externalista, que prevaleceu na síntese evolucionária moderna, e o pensamento internalista, que tem sido importante na história das ideias evolutivas e tem novamente recebido mais atenção desde o surgimento da biologia evolutiva do desenvolvimento; (Ii) fornecer um quadro analítico útil do panorama atual da reestruturação teórica experimentada pela biologia evolutiva. / The objective of the study reported here is a content analysis performed by the treatment of conceptual networks. We seek to analyze a relationship between internal and external ideas in evo-devo, such as approaches in field technical books. Analytical computational tools used to generate and investigate as conceptual networks, as a form of exploration or conceptual framework underlying the discourses of books. The conceptual networks were constructed from selected key concepts that were validated by specialists in evolutionary biology, evo-devo and philosophy of biology. These key concepts were used as indicators of the internal and external approaches in the books analyzed. We use several metrics in complex network theory to understand the topologic structure of the conceptual network. These metrics are oriented towards the evaluation of a centrality of the concepts in relation to the connectivities established in the network. We also perform a network partition in conceptual communities, formed by concepts that are strongly connected to each other. Later, we looked at how these communities are related with the homophilia (heterogeneity of ties with members of the same community) and the heterophilia among the concepts that make up the networks. The structuration of conceptual frameworks in evo-devo makes it possible: (i) to investigate possible current integrations between externalist thinking, which prevailed in the modern evolutionary synthesis, and internalist thinking, which has been important in the history of evolutionary ideas and has gained more attention since the emergence of evolutionary developmental biology; (ii) to provide a useful analytical framework of the current panorama of theoretical restructuring experienced by evolutionary biology.

No contexto das pesquisas em Ensino de Física é praticamente consensual a relevância de estratégias didáticas que privilegiem uma reflexão crítica dos conteúdos trabalhados, tanto por parte de estudantes, quanto por parte de professores. Com base nos resultados obtidos em dois estudos empíricos, ambos de propósito exploratório, um com enfoque qualitativo (Estudo I) e outro quantitativo (Estudo II), partiu-se da premissa de que a estratégia da modelagem didático-científica reflexiva é uma das mais promissoras, podendo contribuir não só para a aprendizagem de conceitos científicos e para a resolução de problemas, como também para a construção de concepções e competências associadas à natureza da Ciência e à prática científica contemporâneas. O termo ‘modelagem didático-científica reflexiva’ resume o significado atribuído ao referencial desenvolvido neste trabalho, para o Ensino de Física e a pesquisa nessa área, centrado na estratégia da modelagem científica com fins didáticos e reflexivos. Tal estratégia tem como objetivo favorecer o desenvolvimento de concepções e competências associadas à natureza, à construção, à validação, à exploração e à revisão de modelos didático-científicos que, por sua vez, podem ser entendidos como versões didáticas de modelos científicos. O referencial foi desenvolvido em um estudo teórico de propósito integrador (Estudo III) que tomou como ponto de partida a proposição de que a modelagem científica pode ser vista como um campo conceitual subjacente ao domínio de campos conceituais específicos da Física. Seu fundamento apoia-se, sobretudo, em dois referenciais utilizados em pesquisas em Ensino de Ciências: a teoria dos campos conceituais de Gérard Vergnaud, de natureza didático-teórica, e a postura epistemológica de Mario Bunge sobre o processo de modelagem científica. Desse ponto em diante, o trabalho passou a ter como objetivo a busca por suporte empírico para o referencial desenvolvido. Nesse sentido, são apresentadas evidências de concepções, dificuldades enfrentadas, avanços obtidos e invariantes operatórios utilizados por professores de Física do Ensino Médio no processo de conceitualização do real, no contexto de uma disciplina de pós-graduação, com ênfase em atividades de modelagem computacional com fins didáticos, oferecida pelo IF-UFRGS, no âmbito do Mestrado Profissional em Ensino de Física. Tais evidências foram obtidas em dois estudos empíricos realizados junto à disciplina de pós-graduação, em semestres consecutivos: um de propósito descritivo (Estudo IV) e outro explanatório (Estudo V), ambos de natureza qualitativa e com o intuito de dar sustentação ao que o autor entende pelas formas predicativa e operatória do conhecimento acerca do processo de conceitualização do real através da estratégia da modelagem didático-científica no Ensino de Física. / It is almost a consensus in the context of physics education research the relevance of teaching strategies that emphasize a critical reflection of the contents worked, by students and teachers. Based on the results of two empirical studies, both with an exploratory purpose, being the first one a qualitative approach (Study I) and the other quantitative (Study II), we started from the assumption that the strategy of didactic-scientific modeling is one of the most promising to promote the learning of scientific concepts, problem solving and construction of conceptions and competences associated with the nature of science and contemporary scientific practice. The term ‘didactic-scientific modeling’ summarizes the meaning assigned to the framework developed in this work for the physics teaching and research in this area, centered on the strategy of scientific modeling with educational purposes. This strategy aims to promote the development of conceptions and competences associated with the nature, construction, validation, operation and review of the didactic-scientific models, in turn, can be understood as educational versions of scientific models. The framework was developed in a theoretical study with an integrative purpose (Study III) which started from the proposition that scientific modeling can be seen as a conceptual field underlying the domain of specific conceptual fields of physics. The theoretical background was mainly composed by the Gérard Vergnaud’s conceptual fields theory and the Mario Bunge’s epistemological conception concerning scientific modeling process. From this point on, the work has aimed the search for empirical support for the framework developed. In this sense, there are evidence of conceptions, difficulties encountered, progress made and operational invariants used by high school physics teachers in the process of conceptualization of the real in the context of a graduate course, with an emphasis on computer modeling activities with didactic purposes, provided by the IF-UFRGS, under the Professional Master in Physics Teaching. Such evidences was obtained by two empirical studies in the postgraduate course in consecutive semesters: with a descriptive (Study IV) and other explanatory (Study V) purpose, both qualitative and in order to give support to what the author meant by predictive and operative forms of knowledge about the process of conceptualization of the real through the strategy of didactic-scientific modeling in the physics teaching.

A forma dissociada como teoria e prática são frequentemente tratadas no ensino de Física contribui para que os estudantes tenham dificuldades para dar sentido aos conhecimentos científicos. Analisando especificamente as aulas de laboratório usualmente desenvolvidas em cursos de Física, observa-se, com frequência, a realização de atividades conduzidas por meio de roteiros excessivamente dirigidos, que levam os estudantes a agir de forma mecânica, sem refletir suficientemente sobre os fundamentos teóricos que amparam suas investigações. Entendendo que é fundamental que os estudantes compreendam o processo de modelagem científica para que vinculem teoria e prática nas aulas de Física, assume-se como objetivo principal nesta tese ressignificar as atividades experimentais por meio do enfoque no processo de modelagem científica. Para alcançá-lo, foram realizados três estudos de caso dirigidos pelas orientações metodológicas de Yin e um estudo teórico. Nos estudos de caso, foi investigada a repercussão da realização de atividades experimentais com enfoque no processo de modelagem científica em uma disciplina experimental para graduandos dos cursos de licenciatura e de bacharelado de Física, que englobava conhecimentos de oscilações mecânicas, fluidos e termodinâmica. No primeiro estudo de caso realizado, as atividades foram delineadas e conduzidas com amparo na metodologia de ciclos de modelagem de Hestenes e na concepção de modelagem científica de Bunge. A partir do segundo estudo realizado, foi adotada também a Modelagem Didático-Científica Reflexiva de Brandão, Araujo e Veit, que, amparada na Teoria dos Campos Conceituais de Vergnaud, estabelece a modelagem científica como um campo conceitual subjacente aos campos da Física, definindo uma estrutura conceitual e invariantes operatórios de referência para o campo conceitual da modelagem didáticocientífica. Os resultados dos dois primeiros estudos levaram à realização de um estudo teórico em que foi ampliado o referencial de Brandão, Araujo e Veit. Com base em uma análise realizada sobre concepções de Bunge sobre a contrastação de ideias científicas, foram vinculados conceitos específicos do trabalho experimental, como os de evidência e de predição, com conceitos mais gerais do campo conceitual da modelagem didático-científica, como os de modelo teórico e de teoria geral. Associados aos conceitos especificamente relacionados com o fazer experimental, foram identificados doze novos invariantes operatórios de referência. A vinculação desses conceitos e invariantes operatórios ao processo de modelagem científica pode ser entendida como a contribuição original desta tese para a área de ensino de Física. Essa contribuição amparou a realização do terceiro estudo de caso. Resumidamente, os principais resultados dos estudos de caso foram: i) atividades experimentais com enfoque no processo de modelagem científica têm potencial para promover atitudes positivas dos estudantes em relação às atividades experimentais; ii) a realização de debates explícitos sobre metamodelagem são essenciais para que os estudantes compreendam o processo de modelagem científica; e iii) o desenvolvimento de competências por parte dos estudantes relacionadas com o enfrentamento de problemas de modelagem demanda tempo e o enfrentamento de uma grande diversidade de situações. Esses resultados evidenciam que, para que os estudantes efetivamente se tornem competentes para construir, explorar e validar modelos científicos, situações de modelagem devem permear todo o currículo dos cursos de Física. / The dissociated manner in which theory and praxis are often handled in the physics education has contributed to the difficulty students have in making sense of scientific knowledge. Through the specific analysis of commonly developed laboratory classes in physics courses, one is able to frequently observe activities conducted through excessively guided plans. Such plans lead students to act in a mechanical way, with no sufficient thought on the theoretical basis that supports their inquiries. Through the understanding that it is fundamental for students to comprehend the process of scientific modeling so that they are able to link theory to practice in physics lessons, the main objective of this dissertation is considered to be the resignification of experimental activities through focus on the process of scientific modeling. To reach this objective, three case studies, under the methodological guidance of Yin, and one theoretical study have been conducted. In the case studies, the repercussions of the use of experimental activities with focus on the process of scientific modeling in an experimental subject on mechanical oscillation, fluids and thermodynamics for undergraduates in the Brazilian equivalent to a bachelor's course in physics were investigated. In the first case study, the activities were designed and conducted with the support of Hestenes' Modeling Cycle Methodology and of Bunge's conception of scientific modeling. From the second study on, the Reflexive Didactic- Scientific Modeling of Brandão, Araujo and Veit was also adopted. Grounded on Vergnaud's Theory of Conceptual Fields, the Reflexive Didactic-Scientific Modeling establishes scientific modeling as a conceptual field that underlies the fields of physics, defining a conceptual structure and referential operational invariants for the conceptual field of didactic-scientific modeling. The results of the first two studies led to a theoretical study in which the Brandão, Araujo and Veit's referential was amplified. With grounds on an analysis performed on Bunge's conceptions of the contrasting of scientific ideas, specific concepts from the experimental work, such as those of evidence and prediction, were linked to general concepts of the conceptual field of didactic-scientific modeling, such as those of theoretical modeling and of general theory. Twelve new referential operational invariants were identified, associated to the concepts specifically related to experimental work. The link between these concepts and operational invariants and the process of scientific modeling may be understood as the original contribution of this dissertation to the field of the physics education. This contribution supported the third case study. In summary, the main results of the case studies were: i) experimental activities with focus on the process of scientific modeling have the potential to promote positive attitudes towards experimental activities in students; ii) explicit debates on metamodeling are essential to students' comprehension of the process of scientific modeling; and iii) the development of competencies related to dealing with modeling problems by students demands time and facing a great diversity of situations. These results show that, in order for students to become effectively competent to build, explore and validate scientific models, modeling situations must be present throughout the curriculum of physics courses.

CASTRO, Juscileide Braga de. Construção do conceito de covariação por estudantes do ensino fundamental em ambientes de múltiplas representações com suporte das tecnologias digitais. 2016. 275f. – Tese (Doutorado) – Universidade Federal do Ceará, Programa de Pós-graduação em Educação Brasileira, Fortaleza (CE), 2016. / Submitted by Márcia Araújo (marcia_m_bezerra@yahoo.com.br) on 2016-03-31T11:01:22Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_jbcastro.pdf: 9104054 bytes, checksum: d6ac8064882aac5a80feaf13de4e00f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Márcia Araújo(marcia_m_bezerra@yahoo.com.br) on 2016-03-31T15:01:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_jbcastro.pdf: 9104054 bytes, checksum: d6ac8064882aac5a80feaf13de4e00f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T15:01:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_jbcastro.pdf: 9104054 bytes, checksum: d6ac8064882aac5a80feaf13de4e00f3 (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta pesquisa teve por objetivo analisar as contribuições de metodologia desenvolvida, com suporte de tecnologias digitais, para o desenvolvimento do conceito de covariação presente nas estruturas multiplicativas. Para isso, foram realizadas análises das situações presentes no campo conceitual multiplicativo, verificando a ocorrência, ou não, da covariação. O desenvolvimento das atividades foi fundamentado em estudos relacionados às contribuições das múltiplas representações para a aprendizagem e da abordagem seres-humanos-com-mídias. Utilizou-se, como metodologia, a pesquisa de intervenção. A investigação foi realizada em uma Escola Municipal de Tempo Integral, localizada no município de Fortaleza - Ceará, com estudantes de uma das turmas do 6° ano do Ensino Fundamental. A turma de alunos foi dividida em: Grupo Controle (GC), com 15 alunos e Grupo Experimental (GE), com 12 alunos. A investigação foi dividida em três etapas: pré-teste, intervenção e pós-teste. Todos os alunos, dos dois grupos, participaram do pré-teste e do pós-teste, aplicados individualmente e sem uso do computador. Tendo sido aplicados para diagnosticar os conhecimentos dos alunos em relação à compreensão de situações de proporção simples, de proporção múltipla, de proporção dupla, de interpretação e construção de gráficos lineares e compreensão de padrão de tabelas. A intervenção aconteceu apenas com o GE, no momento das aulas de Matemática. Essa etapa teve duração de 3 meses, com 18 encontros. As atividades desenvolvidas para esses encontros, utilizavam tecnologias digitais como: software Geogebra, recurso digital Equilibrando proporções, aplicativo online Cacoo, WhatsApp e blog. O GC manteve as aulas de Matemática e de disciplinas eletivas, nos mesmos horários do GE. Os dados foram analisados de modo a conhecer e compreender o desempenho dos alunos antes e após as atividades; os teoremas-em-ação mobilizados durante a intervenção e suas evoluções; e as contribuições das tecnologias usadas para a compreensão do conceito de covariação. Os estudantes submetidos à intervenção apresentaram, estatisticamente, um desempenho superior, quando comparados aos estudantes do GC, demonstrando a eficácia da metodologia. Constatou-se, ainda, a modificação de esquemas por meio de estratégias mais elaboradas, mesmo para situações que já eram conhecidas pelos estudantes do GE. As tecnologias digitais utilizadas contribuíram para a compreensão da invariância e da covariação, ao relacionar múltiplas representações de forma dinâmica, possibilitar a produção de conhecimento e a significação de contextos sociais e matemáticos.

Esta dissertaçãopropõe a aprendizagem de conceitos de termodinâmica e eletromagnetismo a partir do uso de processos e equipamentos culinários no ensino de Física. O trabalho é composto por uma revisão de literatura, relato de experiências de sala de aula envolvendo processos e equipamentosculinários, uma avaliação das práticas e material de apoio ao professor de Física. O referencial teórico no qual nos baseamos é a Teoria dos Campos Conceituais, de Gérard Vergnaud. A proposta foi implementada na disciplina de Física II com alunos3º semestre da Educação de Jovens e Adultos (EJA), do Curso Técnico em Administração do Instituto Federal Sul Rio-Grandense (IFSUL), campus Sapucaia do Sul, RS, Brasil. Foram realizados dez encontros semanais com duração de 90 minutos. A avaliação da proposta é positiva, tanto em termos de aprendizagem como em termos motivacionais. Observou-se uma melhora na qualidade das respostas comparando-se os primeiros questionários com os posteriores e também relato unânime de que a prática na cozinha contribuiu para despertar o interesse por aprender Física. O produto educacional resultante é uma hipermídia de apoio ao professor de Física composto de atividades, que podem ser abordadas independentemente, abrangendo cinco unidades didáticas originadas nos encontros.A hipermídia encontra-se disponível em CDROM no Apêndice B da dissertação. / This dissertation proposes the learning of thermodynamics and electricity concepts from the use of kitchen processes and instruments. The work is composed of a literature review, a description of classroom experiences involving those processes and instruments, an evaluation of these practices, and a support material for physics teachers. The theoretical framework was GérardVergnaud’s Conceptual Fields Theory. The proposal was implemented in the Physics II subject with students of the third semester of Young and Adult Education, in the Administration Technical Course of the Sul Rio-Grandense Federal Institute, Sapucaia do Sul Campus, RS, Brazil. Ten 90 minutes weekly meetings were conducted. The evaluation of the proposal is positive, both in learning and in motivational terms. During the classes happened a visible improvement on the answers comparing the first and the last ones and also the unanimous report that the practice in the kitchen helped to awake an interest for learning physics. The resultant educational product it’s a Support Hypermedia for Physics Teachers composed by activities, that can be used separately, addressing five of the units generated in the meetings. The hypermedia is available in CDROM at the dissertation’s appendix B.