• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.81.2019.tde-09122019-164250
Documento
Autor
Nombre completo
Paulo Urbano Avila
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2019
Director
Tribunal
Abdounur, Oscar Joao (Presidente)
Bustillos, Jose Oscar Willian Vega
Campos, Luiz Carlos de
Castanho, Manuel Antonio Pires
Muramatsu, Mikiya
Título en portugués
Efetividade De Estratégias Ressignificantes No Ensino Aprendizagem Do Conceito Tensão mecânica E Tensor, Para O Nível Médio E Superior.
Palabras clave en portugués
Ensino
Física-Matemática
Inovação em ensino
Matrizes
Tensores, Mecânica dos Sólidos
Teoria da Resistência dos Materiais.
Vetores
Resumen en portugués
O ensino da Matemática e da Física exige que o professor estimule continuamente o aluno para que este desenvolva raciocínio lógico, de forma a melhorar sua inserção e compreensão do mundo. Sem isto, é bem possível que apresente bloqueios ou até mesmo aversão a estas disciplinas. Na maioria das vezes, estes comportamentos acontecem porque essas matérias são ministradas de maneira isolada, independentes uma da outra. Sem interação, transformam-se em verdadeiros obstáculos ao processo de aprendizagem. Este problema, verificado no EnsinoMédio e potencializado no Ensino Superior, revela a dificuldade de integração entre o que se ensina e o que é assimilado pelos alunos, pois em muitos momentos eles são apenas espectadores passivos deste aprendizado. Estratégias pouco intuitivas, com conteúdos fragmentados, descontextualizados e por vezes obsoletos contribuem para este diagnóstico. A proposta deste trabalho é inovadora no sentido que visa superar essas fragmentações, especialmente no que tange a escalares, matrizes, vetores e tensores. O objetivo é unir e organizar ferramentas fundamentais de ambas as disciplinas, com o intuito de construir técnicas inovadoras, mais prazerosas e acessíveis aos alunos nesses temas. O resultado atingido foi uma maior aproximação entre ensino, pesquisa e tecnologia. O diferencial está em estender um novo olhar sobre os campos da Matemática e da Física, dentro das Instituições de Ensino Médio e Superior (IES). O ineditismo deste projeto fundamentase no desenvolvimento do módulo educacional KiDiTen - Kit Didático para Ensino do Binômio Tensões Mecânicas e Tensores. Com este suporte, será possível inserir, dentro da disciplina de Física dos Materiais, uma aplicação real da medição de flexões e torções mecânicas em uma barra de metal. Utilizando de um Strain-Gauge, sensor que altera sua resistência conforme sofre uma deformação, é possível determinar com precisão a deformação elástica no sólido analisado. Para a comprovação da efetividade de proposta, o recurso empregado é o da Análise de Variância (ANOVA), que analisa os resultados de estudantes quando submetidos a uma prova dos conteúdos escalar, vetor, matrizes e tensores. Para tanto, os alunos são divididos em grupos e todos fazem a prova. Após a aula com o kit, o aluno refaz a prova. Passado um tempo, escolhe-se um grupo de alunos para fazer novamente a prova. A análise dessa variância é também uma forma de resumir um modelo de regressão linear através da decomposição da soma dos quadrados para cada fonte de variação no modelo e, através do teste F, verificar a hipótese de que qualquer fonte de variação no modelo é igual a zero. Assim foi avaliada a efetividade do kit didático (KiDiTen) antes do uso e após o uso desta estratégia experimental, verificando-se assim o processo de aprendizagem de Vetor, Matriz e Tensor. Quanto ao resultado da utilização do Kit (KiDiTen), foi verificado que cerca de 71% dos alunos que utilizaram o Kit, tiveram uma melhora significativa, de acordo com as respostas do questionário aplicado. Nota-se que houve uma confusão conceitual entre stress e strain, provavelmente devido a conceitos e/ou vícios anteriores adquiridos ao longo da vida escolar. Conteúdos fundamentais deMatemática, Física,Mecânica dos Sólidos e Teoria da Resistência dos Materiais e Elasticidade como álgebra linear e noções qualitativas de tensores foram abordados para o desenvolvimento deste experimento de modo simples, criativo, motivador e com significado real para os estudantes. Acredita-se com isto contribuir para a formação de um aluno com melhor desempenho e, portanto, mais confiante, apto a enfrentar os desafios que surgirem em seus experimentos e estudos universitários. Por seu caráter inovador, acredita-se que a proposta contribuirá tanto para o aprendizado, como para a formação de espírito crítico, elevando o nível de autonomia intelectual do aluno, tão carente nos dias atuais. Tais elementos podem ainda tornar-se um fator determinante ou fonte de inspiração para suas futuras escolhas na vida. Esta é a crença no poder transformador da Educação, fator inerente ao papel e à missão do professor. O projeto KidiTen está em sintonia com a abordagem Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM). Tem por finalidade ser um kit educacional de baixo custo, envolvendo de forma sinérgica o patrocínio PIPE_ FAPESP, o apoio do Dr. Daniel Fleisch - Universidade de Wittenberg (USA), o apoio da HBM do Brasil, o apoio de estudante com bolsa da USP e da PUC-SP. Além da empresa MicroDAQ e o IPT SP, engajando assim o aluno em atividades práticas que misturam diferentes conhecimentos e conduzem a uma aprendizagem criativa. Desta forma a missão de Pesquisa, Ensino e Extensão estará, em parte, sendo eficaz e eficiente, no foco Educacional e Social.
Título en inglés
Effectiveness of resignificant strategies in the mechanical stress and tensor concept teaching-learning, for high school and superior level.
Palabras clave en inglés
Innovation in teaching
Mathematical physics
Matrices, Tensors
SolidMechanics
Strenght ofMaterials Theory.
Teaching
Vectors
Resumen en inglés
The teaching ofMathematics and Physics requires that the teacher continually stimulate the student to develop logical reasoning, in order to improve their insertion and world comprehension. Without this, it is quite possible that you present blockages or even dislike of these disciplines. Most of the time, these behaviors happen because they are taught in an isolated way, independent of each other. Without interaction, they become real obstacles in the learning process. This problem, verified in High School and enhanced in Higher Education, reveals the difficulty of integration between what is taught and what is assimilated by the students because in many moments they are only passive viewers of this learning. Unintuitive strategies in fragmented, decontextualized and sometimes obsolete content contribute to this diagnosis. The proposal of this work is innovative in the sense that it aims to overcome these fragmentations, especially in relation to scalars, matrices, vectors, and tensors. The objective is to unite and organize fundamental tools of both disciplines, with the interest of building innovative techniques, more enjoyable and accessible to students in these subjects. The expected result is a closer approximation between teaching, research, and technology. The difference is in extending a new look at the fields ofMathematics and Physics, within the Institutions of High School and Higher Education. And the novelty of this project is based on the development of the educational module KiDiTen - Didactic Kit for Teaching the Mechanical Stress and Tensors Binomial. With this support, will be possible to insert inside the Material Physics subject one real measurement application of mechanical flexion and torsions in a metal bar. Using a Strain-Gauge, a sensor that changes its resistance as suffers a strain, it is possible to determinate with precision the elastic strain of the analyzed solid. To prove the effectiveness of the proposal, the resource used is the Analysis of Variance (ANOVA), which analyzes the results of studentswhen they were submitted to a test of scalar, vector, matrices and tensors subject. To do so, the students are divided into groups and everyone takes the test. After the lesson with the kit, the student retakes the test. After a while, a group of students is chosen to take the test again. The analysis of this variance is also a way to summarize a linear regression model by decomposing the sum of the squares for each source of variation in the model and, through the F test, verify the hypothesis that any source of variation in the model is equal to zero. Thus, the effectiveness of the didactic kit (KiDiTen) was evaluated before the use and after the use of this experimental strategy, thus verifying the learning process of Vector,Matrix and Tensor. About the utilization result of the Kit (KiDiTen), it was verified that approximately 71% of the students that used the Kit got better grades, according to the applied quiz. It's noted that have a confusion between the stress and strain concepts, probably due to previous concepts or addictions throughout school life. Fundamental contents of Mathematics, Physics, Solid Mechanics and Material Resistance Theory and Elasticity as linear algebra and qualitative notions of tensors were notted for the development of this experiment in a simple, creative, motivating and real meaningful way for the students. It is believed that this will contribute to the formation of a student with better performance and, therefore, more confident, able to face the challenges that arise in his experiments and university studies. Due to its innovative nature, it is believed that the suggestion will contribute to both learning and critical thinking, raising the student's level of intellectual autonomy. Such elements can still become a determining factor or source of inspiration for your future choices in life. This is the belief in the transforming power of Education, an inherent factor in the role and mission of the teacher. The KiDiTen project uses the Science, Technology, Engineering andMathematics (STEM) approach. Its purpose is to be a low cost educational kit, synergistically involving the sponsorship PIPE_ FAPESP, the support of Dr. Daniel Fleisch - University of Wittenberg (USA), the support of HBM do Brasil, student scholarship support USP and PUC-SP. In addition to the MicroDAQ company and the IPT SP, thus engaging the student in practical activities that mix different knowledge and lead to creative learning. In this way the mission of Research, Education and Extension will be, in part, being effective and efficient, in the Educational and Social focus.
 
ADVERTENCIA - La consulta de este documento queda condicionada a la aceptación de las siguientes condiciones de uso:
Este documento es únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con finalidades de lucro. Esta reserva de derechos afecta tanto los datos del documento como a sus contenidos. En la utilización o cita de partes del documento es obligado indicar el nombre de la persona autora.
Paulo_Urbano_Avila.pdf (50.79 Mbytes)
Fecha de Publicación
2019-12-20
 
ADVERTENCIA: Aprenda que son los trabajos derivados haciendo clic aquí.
Todos los derechos de la tesis/disertación pertenecen a los autores
CeTI-SC/STI
Biblioteca Digital de Tesis y Disertaciones de la USP. Copyright © 2001-2020. Todos los derechos reservados.