A presente dissertação tem como propósito apresentar uma proposta para o ensino e aprendizagem da Geometria Analítica através do uso de tecnologia informática. Tendo a Engenharia Didática como metodologia de pesquisa, concebemos, realizamos e avaliamos uma seqüência didática que trata retas, círculos, elipses, hipérboles e parábolas como as possíveis soluções da equação Ax² + By² + Cxy + Dx + Ey + F = 0. Utilizando o software GrafEq, com interface atrativa e de fácil manuseio, os alunos mostraram um gradativo processo de construção de conhecimento, especialmente registrado nos seus diferentes trabalhos de construção de réplicas de obra de arte. Esta atividade criou, para os alunos, interessantes momentos de aprendizagem onde, com entusiasmo, enfrentaram o desafio de desenhar figuras com equações e relações da Geometria Analítica. / This work presents the design of a didactical situation for the learning of analytic geometry in which the technology has an important role. Using Didactical Engineering as research methodology, it was conceives, experimented and analyzed a sequence of activities focusing on the development of the equations of lines, circles, ellipses, hyperboles and parabolas as particular cases of the equation Ax² + By² + Cxy + Dx + Ey + F = 0. The software GrafEq was the tool that supported the students explorations and the experience showed their progress as well as their enthusiasm in the activities that were concerned with the construction of replicas of geometric art works trough mathematical equations.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-20Bitstream added on 2014-06-13T18:08:26Z : No. of bitstreams: 1 proto_ab_me_ilha.pdf: 2777482 bytes, checksum: ac3152da7c340dcf6ab04c187cabe418 (MD5) / Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de uma interface gráfica voltada para a resolução do problema de planejamento da expansão das linhas de transmissão, que utiliza-se de programas para a obtenção das soluções ótimas ou de boas soluções. A grande dificuldade encontrada por usuários ao interagir com estes programas, motivou o desenvolvimento de uma aplicação com interface gráfica, a qual disponibiliza ao usuário diversas metodologias para a resolução do problema do planejamento da expansão das linhas de transmissão de energia elétrica. Espera-se que software como este, agregado ao sistema de ensino tradicional que normalmente ´e utilizado num curso de engenharia elétrica, possa fortalecer o processo de aprendizagem do aluno. Assim, o software educacional Transmission Expansion Planning (TEP 1.0) está sendo desenvolvido visando propiciar um ambiente agradável para a realização de simulações e testes e favorecer a aprendizagem dos conceitos que envolvem o problema do planejamento da expansão da transmissão. É possível através deste software fazer simulações para os sistemas: Garver (6 barras/ 15 ramos), Sul brasileiro (46 barras/79 ramos) e Norte-Nordeste brasileiro (87 barras/179 ramos). O software se beneficia de recursos oferecidos por programas que são executados em background, bem como da utilização de meta-heurísticas e do ambiente de processamento de máquinas paralelas virtuais, as quais podem ser selecionadas para realização dos testes em determinado sistema / This work proposes the development of a computational tool aimed at solving the problem of the transmission expansion planning, which uses programs in the background to obtain optimal solutions or good solutions. The great difficulty for users to interact with these programs, motivated the development of an application with a graphical interface, which provides the user with various methodologies for solving the problem of expansion planning of transmission lines of electricity. It is expected that software like this, added to the traditional school system which is normally used in electrical engineering courses, can strengthen the process of student learning. Thus, the educational software Transmission Expansion Planning (TEP 1.0) is being developed to provide a pleasant environment for simulations and testing and promote the learning of concepts involving the issue of transmission expansion planning. It is possible using this software to do simulations for the systems: Garver (6 nodes / 15 branches), South Brazilian (46 nodes / 79 branches) and North-Northeast Brazilian (87 nodes / 179 branches). The software takes advantage of capabilities offered by programs that run on background, and using meta-heuristics and the processing environment, parallel virtual machine, which can be selected to test on a system

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Um bom educador vem sempre buscando melhorar a qualidade de seu ensino, e um dos fatores para se atingir este objetivo à o aperfeiÃoamento de tÃcnicas de ensino, atrelado Ãs novas tecnologias. Dentro deste universo, se encontram as aulas informatizadas, onde sÃo utilizados micro computadores como meios auxiliares de instruÃÃo. Dentre os diversos softwares educacionais existentes no mercado, podemos destacar, na Ãrea de matemÃtica, alguns que sÃo de extrema importÃncia para o desenvolvimento de um raciocÃnio matemÃtico por parte do aluno. Seguindo este raciocÃnio, o autor destacarÃ, neste trabalho, as vantagens de uma nova maneira de se ensinar geometria, de uma forma que sà um ambiente informatizado pode proporcionar: a Geometria DinÃmica, caracterizada por "desenhos em movimento". Dentro deste contexto, representando os softwares que trabalham com geometria dinÃmica, serà apresentado o Geogebra. AtravÃs de pesquisa documental, o autor apresentarà definiÃÃes de geometria dinÃmica, mencionarà informaÃÃes sobre informÃtica na educaÃÃo, definirà tÃpicos de geometria no oitavo ano do Ensino Fundamental, em particular, pontos notÃveis de triÃngulos quaisquer, realizarà uma pesquisa de campo com turmas do ColÃgio Militar de Fortaleza, para verificar se hà relevÃncia deste programa educacional para as classes. Ao final da pesquisa de campo, serà verificado se as aulas de geometria no Ensino Fundamental podem tornar-se mais estimulantes e interessantes com a aplicaÃÃo deste software, que pode ser de grande valia como mais uma ferramenta para o aperfeiÃoamento do processo ensino-aprendizagem. / A good teacher is always seeking to improve the quality of their teaching , and one of the factors for achieving this goal is the improvement of teaching techniques , coupled with new technologies . Within this universe , are computerized classes , where micro computers as instructional aids are used . Among the several existing educational software in the market, we can highlight in the area of mathematics, some that are of utmost importance for the development of mathematical thinking by the student . Following this reasoning , the author will highlight this work , the advantages of a new way of teaching geometry in a way that only a computerized environment can provide : Dynamic Geometry , characterized by " drawings in motion." Within this context , accounting software working with dynamic geometry , Geogebra will be presented . Through archival research, the author will present definitions of dynamic geometry , mention information on computing in education , define topics of geometry in the eighth grade of elementary school , in particular , any notable points of triangles , conduct a field study with classes at the ColÃgio Militar de Fortaleza, to check for relevance of this educational program for classes . At the end of the field research , it will be checked if the geometry classes in elementary school can become more exciting and interesting with the use of this software , which can be very useful as an additional tool for improving the teaching- learning process .

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho tem como tema central a aplicaÃÃo de tÃcnicas de ensino de geometria espacial em especial o ensino de poliedros, destacando-se o Teorema de Euler e os poliedros regulares (poliedros de PlatÃo). Analisamos as definiÃÃes, teoremas e suas demonstraÃÃes, destacando-se um pouco da histÃria do matemÃtico Leonhardo Euler, e as curiosidades acerca do seu teorema para poliedros. Discutimos ainda as dificuldades educacionais do ensino de matemÃtica e os elementos que podem estar ligados a essa dificuldade como tambÃm alternativas que podem ser aplicadas na prÃtica de ensino de professores dessa Ãrea. Diante das dificuldades propomos uma metodologia de ensino baseada na combinaÃÃo de duas tÃcnicas: uso de softwares e aprendizagem cooperativa, pois, ambas vem sendo muito discutidas como alternativa viÃvel de ensino. Destacamos inclusive quais as principais vertentes do pensamento do uso de software como ferramenta de ensino ou mÃquina de ensinar, assim como, analisarmos as caracterÃsticas de ensino cooperativo, apresentando as dificuldades encontradas na tentativa de implantaÃÃo desse mÃtodo de ensino, alÃm, de ressaltarmos tambÃm as vantagens alcanÃadas apÃs a superaÃÃo dos obstÃculos iniciais. Analisou-se tambÃm os softwares Poly e Educandus que foram utilizados no projeto de ensino diferenciado, onde destacamos as potencialidades, alÃm das limitaÃÃes que estes apresentavam, sugerindo alternativas para a devida complementaÃÃo do professor que acompanhe os alunos envolvidos no estudo. Sugerimos tambÃm, atividade direcionada para uso do Poly, no intuito de levar o participante a explorar todos os recursos do software ao mÃximo assim para minimizarmos as dificuldades de visualizaÃÃo e representaÃÃo dos poliedros. Por Ãltimo aplicamos avaliaÃÃes qualitativas e quantitativas onde verificamos as potencialidades da metodologia utilizada em comparaÃÃo com o ensino convencional, alÃm de fazermos uma anÃlise dos erros mais comuns cometidos pelos alunos do ensino convencional e os alunos do ensino experimental. / This work is focused on the application os spatial geometry teaching techniques especially the teaching of polyhedrons, being detached the Euler's theorem and regular polyhedrons (Plato's polyhedrons).Initially we analyzed the definitions and theorems and their respective demonstrations, including some history of the fantastic mathematical Leonhardo Euler, and his curiosities about his theorem for polyhedrons. We also discussed the educational difficulties of mathematics teaching and the elements that can be linked to these difficulties as well as alternatives that may be applied to teachers' teaching practice in this area. With so many difficulties, we proposed a teaching methodology based on a combination of two techniques: use of software and cooperative learning, for both methods have been much discussed as a viable alternative to education. We also detached the main thought strands of the use of software as a teaching tool or teaching machine, as well as we analyzed the cooperative teaching characteristics, showing the difficulties encountered when we tried to implement this teaching method, in addition, we also put in relief the advantages achieved after overcoming the initial obstacles. It was also analyzed the softwares Poly and Educandus that have been used in the different educational project, where we detached their potential beyond their limitations, suggesting alternatives for due complementation of the teacher who accompanied the students involved in the study. We also suggested, activities directed for the use of Poly in order to lead the participant to explore the software's potential to its maximum in order to minimize the visualization difficulties and representation of polyhedrons. Finally, we applied qualitative and quantitative assessments where we verified the potential of the used methodology compared to formal education, and we did an analysis of the most common mistakes

Este trabalho descreve o planejamento, desenvolvimento e validação de um modelo de software educacional. O aplicativo é um ambiente multimídia de ensino e aprendizagem do Metabolismo dos Glicídios e o Ciclo de Krebs, denominado e-Metabolismo: Glicídios e contém um jogo de seqüência para o ensino de Bioquímica, denominado Diagrama Metabólico Dinâmico Virtual. O estudo de teorias pedagógicas e a experiência em aulas com os alunos do curso de medicina da Fundação Faculdade Federal de Ciências Médicas de Porto Alegre apontou a necessidade de mudanças no ensino de Bioquímica com uso das novas tecnologias de informação e comunicação. A justificativa do uso de um jogo virtual como método de ensino tem por base os resultados obtidos com o uso de um jogo de seqüência lógica em tabuleiro, na Disciplina de Bioquímica. O desenvolvimento do e-Metabolismo: Glicídios, tendo como referência a prática pedagógica baseada na epistemologia genética Jean Piaget, incluiu no seu planejamento a escolha de ferramenta de programação para permitir a interação do usuário (aluno) com o ambiente. O produto utiliza amplamente recursos de multimídia e pode ser disponibilizado num servidor ou em forma de CD-ROM. O ambiente virtual possibilita a interação do aluno com o ambiente e com colegas e professores através de ferramentas como, por exemplo, acesso a e-mails, chats, fóruns, mapas conceituais e diário de bordo. Instrumentos de avaliação de software foram estudados e aplicados com alunos de Disciplinas de Bioquímica no sentido de validar o software e-Metabolismo tanto no que se refere aos aspectos técnicos como a aprendizagem do conteúdo pelos alunos. Experiências com o uso do software foram, primeiramente, realizadas com alunos do curso de Medicina da FFFCMPA e depois com alunos de outros cursos. O primeiro grupo de alunos que avaliaram o e-Metabolismo foi formado pelos monitores da Disciplina. Mapas conceituais, testes escritos e avaliação dos registros deixados pelos usuários no próprio software foram utilizados como instrumentos de avaliação do conhecimento dos alunos. O grau de satisfação com o uso do método de estudo, foi avaliado por um questionário, cujas respostas foram analisadas e categorizadas. Os resultados obtidos indicam que o ambiente apresenta interface de fácil acesso, desperta o interesse, possibilita ao aluno escolher de que maneira quer fazer o seu estudo sem prejuízos no seu desempenho e facilita o estudo, sendo, portanto, considerado válido como instrumento educacional. Por se tratar de um ambiente dinâmico, deve ser constantemente atualizado, e a versão atual contém as modificações sugeridas por professores e alunos, facilitando o uso na Internet e o acompanhamento do aluno. / This work describes the planing, the development and the validation of a game-like educational software. This multimedia ambient was designed for the study of carbohydrates metabolic pathways and the Krebs's Cycle, called e-Metabolism: carbohydrates, and contains the sequential game, called Virtual Dynamic Metabolic Diagram. The study of pedagogical theories and experiments in classroom with medicine students of the “Fundação Faculdade Federal de Ciências Médicas de Porto Alegre”, pointed the necessity of changes in Biochemistry courses, involving new technologies of information and communication. The use of a game-like software as a tool for teaching is based on experiments related to the use of tray games at Biochemistry courses. The development of the e-Metabolism took as a reference the integrationists’ pedagogical practice, based on Jean Piaget's concepts, related to genetic epistemology and constructivism, yet allowing the professors to choose the teaching method they wish to use. This product integrates multimedia resources extensively, and can be used in computer networks or in the format of a CD-ROM. In the virtual environment students will be able to interact with the environment as well as with classmates and professors through such tools as chats, forums, concept maps and notepads. Software ’s evaluation Instruments were studied and applied with undergraduate students of Biochemistry classes in the way to value the eMetabolism software in its technical aspects and student’s content learning aspects. Conceptual maps, written tests and evaluation of user’s registers realized with this software where used as evaluation instruments of students knowledge. The level of satisfaction was evaluated by a questionnaire, which answers had been analyzed and categorized. The results show that the e-Metabolism is easy to use, awakes the interest and facilitates the study, improving the student performance and can be considered a valid educational instrument. Since this is a dynamic ambient and is constantly actualized, the current version contains the changes suggested by teachers and students, making easier to use it at the Internet and to do a better analysis of the student’s learning.

Indicadores educacionais vêm desvelando ao longo do tempo o grave problema social que se tornou a aprendizagem nas Escolas Públicas e Privadas do Brasil. Em paralelo, essas escolas também vêm sendo desequilibradas pelas tecnologias digitais, seja pela ausência ou inclusão sem a capacidade de apropriação plena. Neste contexto, a tese, apoiada na linha de pesquisa “Interfaces Digitais em Educação, Arte, Linguagem e Cognição” perpassou áreas de estudo como: projetos de aprendizagem, objetos de aprendizagem, metodologias e ambientes de autoria para objetos de aprendizagem e processos de aprendizagem segundo a epistemologia genética. A área de interesse investigada foi a autoria de objetos de aprendizagem por alunos como potencializadora do processo de aprendizagem desses sujeitos, nas áreas de Ciências e Matemática do Ensino Médio, de Escolas Públicas que dispunham de tecnologias digitais. A tese se iniciou em 2004 com uma pesquisa exploratória em Escolas Públicas pertencentes a 25ª Coordenadoria Regional de Educação do Estado do Rio Grande do Sul. Em 2005, a pesquisa foi desenvolvida em duas destas escolas, em 2006 em uma delas e em 2007 em uma quarta Escola. Como contribuição desta caminhada apresentase uma metodologia de apoio ao processo de aprendizagem via a autoria de objetos de aprendizagem por alunos. Essa é uma extensão da metodologia de projetos de aprendizagem proposta por Fagundes, com a incorporação da autoria de objetos de aprendizagem por alunos. Em síntese, o aluno estará em processo de autoria de objetos de aprendizagem e poderá produzir ou não, como resultado final desse processo, um objeto de aprendizagem que represente computacionalmente seu desejo de aprendizagem. A metodologia está fundamentada na autoria de projetos de aprendizagem e de objetos de aprendizagem por alunos, na adoção de princípios ágeis para esse processo de autoria e em um contexto escolar construtivista apoiado nas tecnologias digitais. Por fim, a metodologia foi validada através de um processo de investigação, na Escola D, que consistiu na autoria de projetos e de objetos de aprendizagem por alunos. / Educationals indicators have been so long showing the serious social problem that learning in Brazilian Public and Private Schools has become. At the same time, such schools have been affected by the presence of digital technologies, either by its absence or by its introduction without being fully absorved. In this context, this thesis supported in the research line of “Digital Interfaces for Education, Art, Cognition, and language” touched areas of study such as: learning project, learning objects, methodology and environments of learning objects authoring, and process of learning following the genetic epistemology. The investigated area of interests was the authoring of the learning objects by students as a strategy to improve the learning process of such students, in the areas of Science and Mathematics of the high school in Public schools that have digital technologies available. The thesis initiated in 2004 with a exploratory research on Public Schools belonging to the 25nd Education Regional Coordination of the states of Rio Grande do Sul. In 2005, the research has been development in two of these schools, in 2006 in one of them, and in 2007 in a forth school. As contribution of this effort, it is proposed a methodology to support the process of authoring learning objects by students. This is an extension of the methodology of the projects of learning proposed by Fagundes, with the introduction of learning objects authoring by students. In summary, the student will be part of the process of authoring learning objects and may either produce or not, as a final result this process, an learning object that computationally represents his or hers wishing of learning. The methodology is based on: the authoring of learning projects and learning objects by students, in the adoption of fast principles for this process of authoring, and in a constructivist school context supported in digital technologies. Finally, the methodology has been validated trough a research process, in school D, that consisted in the authoring of learning projects and objects by students.

A presente dissertação tem como propósito apresentar uma proposta para o ensino e aprendizagem da Geometria Analítica através do uso de tecnologia informática. Tendo a Engenharia Didática como metodologia de pesquisa, concebemos, realizamos e avaliamos uma seqüência didática que trata retas, círculos, elipses, hipérboles e parábolas como as possíveis soluções da equação Ax² + By² + Cxy + Dx + Ey + F = 0. Utilizando o software GrafEq, com interface atrativa e de fácil manuseio, os alunos mostraram um gradativo processo de construção de conhecimento, especialmente registrado nos seus diferentes trabalhos de construção de réplicas de obra de arte. Esta atividade criou, para os alunos, interessantes momentos de aprendizagem onde, com entusiasmo, enfrentaram o desafio de desenhar figuras com equações e relações da Geometria Analítica. / This work presents the design of a didactical situation for the learning of analytic geometry in which the technology has an important role. Using Didactical Engineering as research methodology, it was conceives, experimented and analyzed a sequence of activities focusing on the development of the equations of lines, circles, ellipses, hyperboles and parabolas as particular cases of the equation Ax² + By² + Cxy + Dx + Ey + F = 0. The software GrafEq was the tool that supported the students explorations and the experience showed their progress as well as their enthusiasm in the activities that were concerned with the construction of replicas of geometric art works trough mathematical equations.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-10-31T11:54:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Versão revisão da biblioteca (Mychelline).pdf: 10739859 bytes, checksum: c0a1ce1d36f92341e4bdef5880bf25a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-31T11:54:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Versão revisão da biblioteca (Mychelline).pdf: 10739859 bytes, checksum: c0a1ce1d36f92341e4bdef5880bf25a8 (MD5) Previous issue date: 2016-01-01 / CNPq / Com as mudanças advindas do avanço da tecnologia, diversos setores da sociedade passaram por adaptações. O setor educacional, por exemplo, tem recebido fortes influências e, com isso, surgem novas configurações de ensino. Softwares Educacionais (SEs) têm sido bastante utilizados nos ambientes educacionais. Todavia, desenvolver software para educação não é trivial, pois eles necessitam de um conjunto de funcionalidades para atender aos aspectos pedagógicos. Para o melhor de nosso conhecimento, não foi encontrado na literatura um processo padrão de desenvolvimento para SEs e, consequentemente, a identificação de requisitos específicos a esse domínio pode ficar comprometida. As teorias de aprendizagem explicam como ocorre o processo de aprendizagem e, portanto, devem ser usadas explicitamente no desenvolvimento dos SEs. Diante desse cenário, alguns questionamentos surgiram: Os SEs são fundamentados em teorias de aprendizagem? Quais as teorias de aprendizagem utilizadas em SEs? Quais requisitos relacionados aos aspectos pedagógicos são utilizados em SEs? Visando responder a essas perguntas, um catálogo de requisitos, intitulado EduCatalog4RE, foi concebido para auxiliar o desenvolvimento de SEs na fase de elicitação dos requisitos. O EduCatalog4RE foi desenvolvido a partir de um estudo exploratório, configurando-se em uma Revisão Sistemática da Literatura, e foi avaliado por especialistas em Informática na Educação. A primeira versão do catálogo foi disponibilizada para download através de um site. Para melhorar a apresentação dos requisitos, a segunda versão do catálogo foi desenvolvida na forma de um protótipo navegável de telas online. Ambas as versões foram avaliadas através de um questionário online. Após os resultados da primeira avaliação, foi possível refinar o EduCatalog4RE, incluindo e excluindo requisitos para desenvolver a segunda versão. Os resultados da avaliação obtidos com a segunda versão evidenciam a contribuição da proposta na identificação dos requisitos para SEs. Além disso, a primeira versão do EduCatalog4RE foi utilizada em uma disciplina de mestrado da Universidade Federal do Rio Grande, com o propósito de avaliar SEs, levando em consideração as teorias e métodos de aprendizagem disponíveis no catálogo. A professora responsável pela disciplina entrou em contato e evidenciou a qualidade do material disponibilizado no catálogo. Assim, percebeu-se que a proposta pode ser também utilizada por professores/pesquisadores em disciplinas ligadas à tecnologia e a educação, demonstrando o potencial do catálogo não só no desenvolvimento de SEs. / Due to the changes arising from the technology advance, various sectors of the society have been adapted. The education sector, for example, has received strong influences and, therefore, new educational settings arise. Educational Software (ES) has been widely used in educational environments. However, developing software for education is not trivial, because they need a set of features to meet the pedagogical aspects. To the best of our knowledge, it was not found in the literature a development standard process for ESs and, consequently, the identification of requirements for this domain can be compromised. Learning theories explain how the learning process occurs and, therefore, must be explicitly used in the development of ESs. In this scenario, some questions appeared: Are ESs based on learning theories? Which learning theories are used in SEs? Which requirements related to the pedagogical aspects are used in ESs? Aiming at addressing these issues, a catalog of requirements, entitled EduCatalog4RE, was designed to assist the development of ESs in the requirements elicitation phase. The EduCatalog4RE was developed from an exploratory study, by means of a Systematic Literature Review, and it was evaluated by experts from the Informatics in Education area. The first version of the catalog was made available to be downloaded from a website. To improve the requirements presentation, the second version of the catalog was developed as prototype navigable online screens. Both versions were evaluated via an online questionnaire. After the first assessment of the catalog, it was possible to refine it, by including and excluding requirements to develop the second version. The results obtained from the evaluation of the second version demonstrate the proposal contributes to the identification of requirements for ES. In addition, the first version of EduCatalog4RE was used in a master's course of the Federal University of Rio Grande, with the purpose of evaluating ESs, taking into account the learning theories and methods available in the catalog. The teacher in charge of the discipline has contacted the author and highlighted the quality of the material available in the catalog. Thus, it was noticed that the proposal can also be used by teachers/researchers in courses related to technology and education, demosntrating the potential of the catalog not only in the development of SEs.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-07-14T18:26:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertaçao_César Thiago José da Silva.pdf: 4270293 bytes, checksum: c27eb9fe56f7dbe2e23b306df8911e96 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T18:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertaçao_César Thiago José da Silva.pdf: 4270293 bytes, checksum: c27eb9fe56f7dbe2e23b306df8911e96 (MD5) Previous issue date: 2016-06-29 / Esta pesquisa teve como objetivo elicitar requisitos, prototipar e validar um software para abordar a taxa de variação de funções em uma abordagem variacional. A prototipação do software adotou um Modelo de Processo de Software desenvolvido com base na Engenharia Didático-informática (EDI), que alia aspectos da Engenharia Didática à Engenharia de Software e, que foi desenvolvida por Ricardo Tibúrcio em sua pesquisa de mestrado, paralela a esta. Tal processo é constituído de cinco fases: (i) Análises Preliminares, nas quais o conceito matemático foi situado em relação aos aspectos cognitivos, epistemológicos, didáticos e informáticos, (ii) Análise de Requisitos, na qual os resultados das Análises Preliminares foram traduzidos em requisitos do sistema, (iii) Análise à priori e Prototipação, nas quais o protótipo foi desenvolvido considerando-se as situações de uso a serem abordadas, (iv) Experimentação, na qual o software foi testado com os estudantes e (v) Análise à Posteriori e Validação, nas quais foi analisado se o protótipo atendeu aos objetivos especificados na sua concepção. Além da EDI, articularam-se na fundamentação uma sistematização da utilização das tecnologias digitais na Educação Matemática e um quadro de referência para analisar a contribuição do protótipo na abordagem de taxa de variação - o Quadro de Ações Mentais no Raciocínio Covariacional, de Marilyn Carlson e colaboradores. A validação foi realizada por meio da experimentação com uma dupla de estudantes da Licenciatura em Matemática da UFPE, que realizaram duas atividades com o uso do software, que foi chamado de Function Studium, para que fossem analisados os benefícios e limitações do seu uso na abordagem da taxa de variação das funções afim e quadrática. Os resultados da validação apontaram que: (a) Os benefícios do uso do software para a abordagem da taxa de variação fundamentaram-se, principalmente, na conexão entre os aspectos do objeto matemático levantados nas Análises Preliminares e os recursos do software Function Studium, requisitados e implementados com base nas necessidades apontadas, (b) A conexão simultânea e dinâmica das ações sobre as notações no software, contribuíram para a análise do comportamento da taxa de variação em função da variável independente e para relacionar a taxa instantânea com aspectos do gráfico como pontos de inflexão e concavidade e (c) Dificuldades emergidas no experimento, revelaram a necessidade da experimentação de versões parciais do software na Prototipação, o que sugere a participação dos estudantes e uma melhor discussão sobre a operacionalização da Análise à Priori. / This research aimed to elicit requirements, prototype and validate an educational software to explore the rate of change of functions in a variational approach. The prototyping process adopted a Model of Software development based on Didactic-Informatics engineering (EDI), which combines aspects of Didactic and Software Engineering, and was developed in parallel with this research in Ricardo Tibúrcio's dissertation. This Process comprises five steps: (i) Preliminary Analysis, in which the mathematical concept was analyzed in relation to cognitive, epistemological, didactic and computational aspects (ii) Requirements Analysis, in which the results of the Preliminary Analysis were translated into system requirements, (iii) A priori Analysis and Prototyping process, in which the prototype was developed considering the situations of use to be approached, (iv) Experimentation, in which the software was tried out with students and (v) A posteriori analysis and Validation, in which it was examined whether the prototype met the aims specified in its conception. In addition to EDI, a systematization of the aspects of digital technologies in Mathematics Education and a referential framework to analyze the contribution of the prototype in the approach of the rate of change were articulated into the foundation: The Framework of Mental Actions in Covariational Reasoning, from Marilyn Carlson and collaborators. The validation process was done within an experiment undertaken by a pair of students of Mathematics Teacher Training course from a Brazilian state university. They performed two activities using the software called Function Studium, so that the benefits and limitations of its use in the approach of the rate of change of linear and quadratic functions were analyzed. The validation process results showed that: (a) The benefits of software used to approach the rate of change were based mainly on the connection between the aspects of the mathematical object gathered in the Preliminary Analyzes and the Function Studium software tools required and implemented based on identified needs, (b) The simultaneous and dynamic links of the actions on the notations in the software contributed to the analysis of the characteristics of the rate of change as a function of the independent variable and to relate instantaneous rate to the aspects of the graph such as inflection points and concavity and (c) Difficulties emerged in the experiment revealed the need for trying out partial versions of the software in the prototyping phase, suggesting the participation of students and a better discussion on the operationalization of A Priori Analysis.

Aplicativos educacionais podem promover diversos benefícios a professores e alunos, desde a redução de tarefas repetitivas à realização de atividades impossíveis com o uso de apenas lousa e papel. Módulos de Aprendizagem Interativa (iMA) são uma família de aplicativos educacionais que fornecem atividades interativas integradas a Sistemas de Gerenciamento de Cursos. O desenvolvimento de iMA, similarmente ao de outros sistemas criados em contexto de projetos acadêmicos, enfrenta problemas relacionados a manutenção e evolução de software, que afetam suas contribuições à sociedade. Isso é provocado principalmente pela degradação do código com o tempo e dos métodos ad-hoc utilizados, sem sistematização do processo ou procedimentos explícitos para prevenção desses problemas. Com o objetivo de aprimorar esse processo, esta dissertação apresenta uma Linha de Produto de Software (LPS) criada para o desenvolver iMA. O método usado para criá-la envolveu análise do domínio, formado pelos iMA existentes, a elaboração de um modelo de sistema para definir as responsabilidades das características obrigatórias, variantes e opcionais aos aplicativos, e a implementação de um arcabouço de aplicação. Assim, essa LPS consiste nesse arcabouço e seus manuais de funcionamento interno, utilização e evolução, promovendo reúso de código, arquitetura e processo. A avaliação deste trabalho foi conduzida com uma prova de conceito e um estudo de caso. A prova de conceito descreve o desenvolvimento de um novo iMA, chamado iTangran, apresentando a factibilidade da utilização da LPS para essa tarefa. O estudo de caso investigou com maior profundidade o impacto da LPS sobre a criação da nova versão de um aplicativo existente, chamado iVProg. Os resultados obtidos mostram que o oferecimento de um processo e uma arquitetura que guiam as tarefas do programador de iMA teve grande influência na sua percepção de produtividade e satisfação, além de contribuírem para a qualidade do código criado e sua documentação, fatores essenciais para a prevenção dos problemas de desenvolvimento enfrentados atualmente. / Educational software provide many benefits for teachers and students, from reducing repetitive tasks to offering assignments impossible with the use of only blackboard and paper. Interactive Learning Modules (iLM) are a family of educational systems which offer interactive assignments integrated with Learning Management Systems. The development of iLM, similarly to other software created in context of academic projects, faces issues related to software maintenance and evolution, which hinder their contributions to society. This is mainly caused by code degradation with time and to ad-hoc methods used, without a systematic process and explicit considerations to prevent these problems. With the goal of improving this process, this work presents a Software Product Line (SPL) for the development of iLM. The method used to create this SPL involved an analysis of the domain, which are the existing iLM, the creation of a system model in order to define the responsibilities of mandatory, variant and optional features among systems, and the implementation of an application framework. Therefore, the SPL consists of this framework and its manuals for internal operation, utilization and evolution, providing code, architecture and process reuse. Contributions of this work were evaluated by a proof of concept and a study case. The proof of concept describes the development of a new iLM called iTangran, presenting the possibility of using the SPL for this task. The study case investigated more deeply the SPL impact on the refactoring process of an existing iLM, iVProg. Results show that a guide and an architecture for the tasks undertaken by programmers have a significant influence on the perceived productivity and their satisfaction while working, also contributing to code and documentation quality, which are essential factors to prevent development problems such as those faced nowadays.