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Resumen Se ha reportado en la literatura especializada que en los trabajos prácticos de laboratorio en Física se presenta una clara escisión entre teoría y práctica que da cuenta de una visión distorsionada de la construcción del conocimiento científico. Además, dicha visión ha hecho que se vea desfavorecido el desarrollo de procesos cognitivos de orden superior de los sujetos, por limitar este espacio de aprendizaje al seguimiento de guías pautadas con objetivos preestablecidos. En este sentido, se construyó una propuesta teórico-metodológica fundamentada en la teoría de los campos conceptuales de Gerard Vergnaud, en la que se articulan los trabajos prácticos de laboratorio y el uso de tecnologías como los sistemas de adquisición de datos (SAD) para abordar situaciones que favorezcan la conceptualización y, por tanto, los procesos de representación que adquieren gran importancia al considerar el carácter abstracto de la Física. La propuesta se puso en marcha con un grupo de futuros profesores del área de Ciencias Naturales de un programa de Licenciatura de una universidad pública, con quienes se llevó a cabo un estudio de caso desde una perspectiva cualitativa. A partir de los resultados se puede afirmar que los SAD permiten establecer relaciones entre variables, reducen la incertidumbre en la toma de datos y desempeñan un papel importante en el proceso de representación de los fenómenos físicos. Abstract It has been reported in the literature that in the practical laboratory work in physics there is a clear split between theory and practice that accounts for a distorted view of the construction of scientific knowledge. In addition, this vision has made the development of higher-order cognitive processes of the subjects to be disadvantaged by limiting this learning space to following guidelines conducted with pre-established objectives. In this sense, a theoretical-methodological proposal was built based on Gerard Vergnaud’s Theory of Conceptual Fields, in which practical laboratory work and the use of technologies such as data acquisition systems (DAS) are articulated to address situations that favor conceptualization; therefore, favoring the representation processes that acquire great importance when considering the abstract nature of physics. The proposal was implemented with a group of future teachers in the area of natural sciences from a Bachelor's program at an official university, with whom a case study was carried out from a qualitative perspective. From the results, it can be affirmed that SAD allow relationships between variables to be established, reduce uncertainty in data collection, and play an important role in the process of representing physical phenomena. Resumo Na literatura amostra que, no trabalho prático de laboratório em física, existe uma divisão entre teoria e prática que da conta de uma visão distorcida da construção do conhecimento científico. Além disso, essa visão diminui o desenvolvimento de processos cognitivos de ordem superior dos sujeitos, limitando esse espaço de aprendizado a seguir diretrizes orientadas com objetivos pré-estabelecidos. Nesse sentido, foi construida uma proposta teórico-metodológica baseada na teoria dos campos conceituais de Gerard Vergnaud, na qual o trabalho prático de laboratório e o uso de tecnologias como o data acquisition systems (SAD) são articulados para abordar situações que favorecem a conceituação e, por tanto, processos de representação que adquirem grande importância ao considerar a natureza abstrata da física. A proposta foi implementada com um grupo de futuros professores da área de ciências naturais de um bacharelado da uma universidade pública, e foi realizado um estudo de caso desde uma perspectiva qualitativa. A partir dos resultados, pode-se afirmar que o SAD permite estabelecer relações entre variáveis, reduzir a incerteza na coleta de dados e desempenhar um papel relevante no processo de representação dos fenômenos físicos.

A redução do elevado custo da operação e a necessidade de cumprir especificações de serviço dispostas na legislação em vigor, são as principais motivações que levam à necessidade de otimizar o serviço de recolha de resíduos urbanos. No referido âmbito e partindo de um caso de estudo, o presente trabalho propôs-se desenvolver um sistema de avaliação de desempenho de condutores de veículos de recolha de resíduos urbanos indiferenciados no município de Aveiro, com o objetivo de reduzir o consumo de combustível, mantendo um elevado padrão de serviço. Para realizar este procedimento, recorreu-se a duas plataformas informáticas de gestão de frota: a aplicação Dynafleet desenvolvida pela Volvo Trucks que monitoriza em permanência a operação mecânica dos motores dos veículos e a plataforma Mawis2 desenvolvida pela MOBA que monitoriza o serviço de recolha em permanência, incluindo a localização em tempo real. O estudo das várias funcionalidades destas duas plataformas permitiu aceder a informação que foi usada para conhecer em profundidade as condições de execução do serviço, a determinação dos seus parâmetros, a implementação de um sistema de avaliação de desempenho dos motoristas e a otimização do processo de recolha de “monstros” e resíduos verdes do município de Aveiro. Assim foi possível concluir que o tempo que é gasto a realizar o serviço, apenas 4% corresponde a tempos mortos, valor que está bastante abaixo do valor aceitável para uma recolha de resíduos otimizada. Os resultados obtidos no âmbito deste trabalho traduziram-se numa redução de consumo de combustível na ordem dos 7,6% entre julho e outubro. Este estudo mostrou que o controlo, o acompanhamento e o conhecimento passado aos colaboradores é fundamental para se obter bons resultados na redução do consumo de combustível pois, permite que sejam mais eficientes não só ao nível do comportamento durante a condução, como em outras tarefas relativas ao serviço. The reduction of the high cost of the operation and the need to meet service specifications set out in the legislation in force are the main motivations that lead to the need to optimize the municipal waste collection service. In this context and starting from a case study, the present work aimed to develop a system of performance assessment of drivers of vehicles for the collection of undifferentiated municipal waste in the municipality of Aveiro, with the objective of reducing fuel consumption, maintaining a high standard of service. To carry out this procedure, two computer fleet management platforms were used: the Dynafleet application, developed by Volvo Trucks, that continuously monitors the mechanical operation of vehicle engines and the Mawisu2 platform, developed by MOBA, that monitors the collection service in a continuous time, including real-time location. The study of the various features of these two platforms allowed access to the information that was used to know in depth the conditions of execution of the service, the determination of its parameters, the implementation of a system of performance evaluation of drivers and the optimization of the process of collection of “big waste components” and green waste of the municipality of Aveiro. It was possible to conclude that the time that is spent performing the service, only 4% corresponds to dead times, a value that is well below the acceptable value for an optimized waste collection. The results obtained in this study resulted in the improvement of the driving and the reduction of fuel consumption in the order of 7.6% during the analysis period. This study showed that the control and monitoring is essential to obtain good results in reducing fuel consumption because it allows them to be more efficient not only in terms of behavior during driving, but also in other tasks related to the service. Mestrado em Engenharia do Ambiente

Resumo Este trabalho apresenta o projeto de um medidor de luz para atividades didáticas experimentais utilizando o sensor de luz integrado BH1750. O medidor de luz é construído conectando o sensor BH1750 com a plataforma Arduino. Os dados são transferidos para um computador e são visualizados durante a execução de um experimento por meio de tabelas e gráficos em tempo real. São apresentadas as características físicas e operacionais do sensor BH1750, bem como o projeto eletrônico e a programação computacional. Os resultados de desempenho do medidor de luz proposto neste trabalho em comparação a um de referência indicam que não há diferença estatisticamente significante entre eles em relação às medidas de iluminância. Para ilustrar alguns usos didáticos do medidor de luz desenvolvido neste trabalho, é apresentada uma investigação da dependência da atenuação de luz com a distância, assim como um fotômetro de LED para estudos em espectroscopia de absorção molecular e uma investigação da variação de iluminância da lâmpada fluorescente. Ressalta-se, ainda, o potencial de uso de um medidor de luz como o apresentado aqui nas práticas de ensino de ciências que buscam a inovação e o engajamento dos alunos em projetos interdisciplinares. Abstract This work presents the design of a light meter for experimental didactic activities using the integrated light sensor BH1750. The light meter is built by connecting the BH1750 sensor with the Arduino platform. The data are transferred to a computer and they are viewed during the execution of an experiment by means of tables and graphs in real time. The physical and operational characteristics of the BH1750 sensor are presented, as well as the electronic design and computational programming. Results of performance of the light meter proposed in this work compared to a reference one indicates there is no statistically significant difference between them concerning the illuminance measurements. For illustrating didactic some uses of the light meter developed in this work, an investigation of the dependence of light attenuation with distance is presented, as well as a LED photometer for studies in molecular absorption spectroscopy and an investigation of the fluorescent lamp illuminance variation. It is also emphasized the potential use of a light meter like that presented here in science teaching practices seeking innovation and the engagement of students in interdisciplinary projects.

Resumo Este trabalho apresenta o projeto de um medidor de luz para atividades didáticas experimentais utilizando o sensor de luz integrado BH1750. O medidor de luz é construído conectando o sensor BH1750 com a plataforma Arduino. Os dados são transferidos para um computador e são visualizados durante a execução de um experimento por meio de tabelas e gráficos em tempo real. São apresentadas as características físicas e operacionais do sensor BH1750, bem como o projeto eletrônico e a programação computacional. Os resultados de desempenho do medidor de luz proposto neste trabalho em comparação a um de referência indicam que não há diferença estatisticamente significante entre eles em relação às medidas de iluminância. Para ilustrar alguns usos didáticos do medidor de luz desenvolvido neste trabalho, é apresentada uma investigação da dependência da atenuação de luz com a distância, assim como um fotômetro de LED para estudos em espectroscopia de absorção molecular e uma investigação da variação de iluminância da lâmpada fluorescente. Ressalta-se, ainda, o potencial de uso de um medidor de luz como o apresentado aqui nas práticas de ensino de ciências que buscam a inovação e o engajamento dos alunos em projetos interdisciplinares.

Este estudo se insere no âmbito do ensino superior de química por meio do laboratório investigativo com o uso de projetos abertos de equipamentos para aquisição automática de dados. O estudo tem como objetivo projetar, construir e avaliar um instrumento de medida de temperatura com aquisição automática de dados utilizando um transdutor do tipo termistor e sua aplicação em atividades experimentais investigativas de físicoquímica. O estudo teve como objetivos o projeto, desenvolvimento e avaliação de um termômetro eletrônico com termistor para aquisição automática de dados de temperatura em tempo real, e o seu uso em atividades práticas experimentais. O projeto do termômetro eletrônico incluiu um transdutor de temperatura do tipo termistor, um circuito de condicionamento de sinal, a plataforma Arduino e uma planilha para o Excel que permite apresentar os dados numéricos e atualizar a representação gráfica em tempo real da temperatura em função do tempo. Os resultados obtidos indicam que o termômetro construído apresentou erro de medição de 0,07 oC na faixa de -10 oC a 100 oC. Esse instrumento foi utilizado como recurso para viabilizar o planejamento e implementação de práticas experimentais investigativas de físico-química experimental. As atividades envolveram a determinação de entalpia de reação de decomposição do peróxido de hidrogênio e o levantamento da curva de resfriamento do ácido esteárico (atividade de termometria). A organização da atividade experimental de termometria seguiu o modelo de argumentação de Lawson, e foi elaborado em três momentos: predição, experimentação e verificação. Nessa atividade, o momento da experimentação seguiu o modelo de laboratório aberto. Os objetivos de aprendizagem das atividades foram organizados em níveis de cognição de acordo com a Taxonomia de Bloom revisada de Objetivos Educacionais. A implementação ocorreu com uma turma de acadêmicos de Físico-Química Experimental I no 1o semestre de 2015, nos meses de março e abril, de uma universidade pública do interior do estado do Rio Grande do Sul. Os instrumentos de coleta de dados foram guias de atividades práticas experimentais utilizados pelos participantes durante a implementação das atividades, um teste de conhecimentos de múltipla escolha e um teste de motivação para aprender, aplicados antes e após a implementação, e as observações da professora pesquisadora. O teste de conhecimento foi analisado avaliando sua fidedignidade e índices de dificuldade e discriminação de cada item. Testes de hipóteses não-paramétricos de Wilcoxon pareado unilateral indicam uma melhoria no desempenho dos participantes no teste de conhecimento (valor-p=0,009) e no teste de motivação para aprender (valor-p=0,006). A análise das respostas dos participantes aos guias de atividades envolveu a categorização dos itens dos guias em níveis de cognição proposto por Zoller. Itens com nível LOCS de desenvolvimento cognitivo foi contemplado por grande parte dos participantes, enquanto o nível HOCS, relacionado ao desenvolvimento de hipóteses, não foi atingido por qualquer participante. O protótipo do termômetro eletrônico com aquisição de dados e as atividades experimentais de termometria e calorimetria constituem produtos educacionais resultantes do presente estudo, e poderão ser utilizados e/ou modificados para atender às necessidades do planejamento didático do professor. This study falls within the scope of undergraduate chemistry teaching through inquirybased laboratory using open projects of automatic data acquisition systems. This work studied a thermistor-based temperature-measuring instrument with automatic data acquisition and applications in investigative experimental activities in physical chemistry. The study aimed to the design, development and evaluation of an electronic thermometer with thermistor for automatic acquisition of temperature data in real time and its use in experimental practice activities. The project of the electronic thermometer includes a thermistor type temperature transducer, a signal conditioning circuit, an Arduino platform and an Excel spreadsheet for real-time data representation of temperature versus time data. The results indicate that the thermometer built has a measurement uncertainty of 0,07 °C in the range of -10 °C to 100 °C. This instrument was used as a resource to facilitate the planning and implementation of investigative experimental practices of experimental physical chemistry. The activities involved the determination of enthalpy of decomposition of hydrogen peroxide and the cooling curve of stearic acid (thermometry activity). The organization of thermometry experimental activity followed the pattern of Lawson's argumentation, and was developed in three phases: prediction, experimentation and verification. The experimentation phase followed the open laboratory model. The learning objectives of the activities were organized in cognition levels in accordance with the Revised Bloom's Taxonomy of Educational Objectives. The implementation took place with a group of Experimental Physical Chemistry I students in the first semester of 2015, in March and April, at a public university in the state of Rio Grande do Sul. The data collection instruments were the guides for experimental practical activities used by the participants during the implementation of activities, a multiplechoice test of knowledge and a test for motivation to learn, applied before and after implementation, and the observations of teacher researcher. The knowledge test was analyzed evaluating their reliability and levels of difficulty and discrimination of each item. Non-parametric Wilcoxon signed-rank tests indicate an improvement in the performance of participants for knowledge test (p-value=0,009) and motivation to learn (pvalue = 0,006). The analyses of participants’ responses to activity guides were carried out categorizing items of the guides in cognitive levels proposed by Zoller. Items with cognitive development LOCS level was reached by most of the participants, while the HOCS level, related to the development of hypotheses, was not reached by any participant. The prototype of the electronic thermometer with data acquisition and the experimental activities of thermometry and calorimetry are educational products resulting from this study, and may be used and/or modified to meet the needs of the didactic planning of the chemistry teacher.

Este estudo diz respeito a problemática do ensino de ciências relativa à representação pelo aprendiz do conhecimento científico, especificamente as formas declarativas e gráficas da representação do conhecimento físico escolar. O objeto deste estudo é a evolução na construção de conceitos, modelos e gráficos de cinemática escalar pelo estudante do ensino fundamental, em especial, os conceitos de velocidade e aceleração e suas formas gráficas, a partir de situações de ensino concebidas para proporcionar uma participação ativa do estudante em sua interação com um sistema de aquisição automática de dados construído com base em um sensor sonar ultrassônico de movimento, uma plataforma Arduino e o software Excel. Com o objetivo de estudar alguns aspectos da aprendizagem de cinemática em duas dimensões da aprendizagem, a cognitiva e a do incentivo, por estudantes do ensino fundamental no componente do currículo Ciências, em sua interação com tais situações didáticas no ambiente real de sala de aula, este trabalho utiliza a metodologia de pesquisa da Engenharia Didática de Michéle Artigue que tem por base a Teoria das Situações Didáticas de Guy Brousseau. As situações didáticas são articuladas sequencialmente sob a forma de uma sequência de ensino, com objetos de ensino organizados na perspectiva da aprendizagem por superordenação como propõe a Teoria da Assimilação de David Ausubel, e com uma concepção de objetivos de aprendizagem organizados em níveis de cognição de acordo com a Taxonomia de Bloom revisada de Objetivos Educacionais. A fase da experimentação da Engenharia Didática foi conduzida com uma turma de estudantes do 9o ano do ensino fundamental de uma escola pública do Estado do Rio Grande do Sul, de março a abril de 2015. Para a coleta de dados, o trabalho usa um teste de conhecimento de múltipla escolha e um teste padrão de motivação para aprender, que foram ambos administrados antes e após a fase de experimentação, bem como guias de atividades que foram administrados aos participantes durante a experimentação, observações do professor pesquisador, e um questionário aberto administrado aos participantes após a experimentação. A confiabilidade do teste de conhecimento é avaliada com a estatística de Kuder-Richardson Fórmula 20 (KR-20), e a eficácia dos itens do teste é avaliada através do cálculo dos índices de dificuldade do item e discriminação do item. Para compor o processo de validação interna da experiência, testes de hipóteses são realizados com o teste de Wilcoxon pareado para comparar as medidas obtidas de desempenho e motivação para aprender da amostra dos estudantes participantes, antes e depois da fase de experimentação. Os resultados estatísticos indicam uma melhoria significativa no desempenho dos estudantes participantes que experimentaram as situações didáticas (p = 0,0001), não havendo aumento estatisticamente significativo na motivação para aprender destes participantes (p = 0,3452). Os processos de aprendizagem dos participantes são uma parte importante da validação interna da experiência e são analisados por meio de um conjunto de critérios baseados em objetivos de aprendizagem, bem como na tipologia das situações didáticas, ambos concebidos na análise à priori à experimentação, confrontando o conteúdo das respostas às perguntas dos guias de atividades com as expectativas de aprendizagem das situações de ensino. Os resultados dessa análise fornecem indícios de que os objetivos de aprendizagem foram alcançados. A opinião dos estudantes participantes que realizaram o estudo revela que as atividades propostas apresentam caráter inovador. Como um dos produtos de pesquisa gerados por este estudo, a sequência de ensino que mostrou ser válida para as condições desta pesquisa poderá ser adaptada para atender às necessidades do projeto educacional do professor. This study concerns the problem of science teaching relating to the representation by the learner of scientific knowledge, specifically the declaration and graphic forms of representation of school physical knowledge. The object of this study is the evolution in the construction of concepts, models and graphics of scalar kinematics by the student of elementary school, in particular the concepts of velocity and acceleration and their graphic forms, from teaching situations designed to providing active student participation in their interaction with an automatic data acquisition system built based on an ultrasonic motion sensor, an Arduino platform and Excel software. With the aim to study some aspects of the learning of kinematics in two dimensions, cognitive and encouragement, by elementary school students in science curriculum component in their interaction with such didactic situations in the real environment of the classroom, this work uses the Didactic Engineering research methodology of Michéle Artigue that is based on the Theory of Didactical Situations of Guy Brousseau. The didactic situations are articulated sequentially in the form of a teaching sequence, with educational objects organized in the context of learning by superordination as proposed by the Theory of Assimilation of David Ausubel, and with a design of learning objectives by cognitive levels according with revised Bloom's Taxonomy of Educational Objectives. The experimentation phase of the Didactic Engineering was carried out with a class of students from the ninth grade of elementary school at a public school of the state of Rio Grande do Sul, from March to April 2015. For data collection, the work uses a multiple choice knowledge test and a pattern test of motivation to learn, which were both administrated before and after the experimentation, as well as activity guides that were administered to participants during the experimentation, observations of teacher researcher, and an open questionnaire administered to participants after the experimentation. The reliability of the knowledge test is evaluated with the statistical of Kuder-Richardon Formula 20 (KR-20), and the effectiveness of test items is evaluated by calculating the indexes of item difficulty and item discrimination. To compose the internal validation process of experience, statistical hypothesis testing are performed with Wilcoxon Signed-Rank Test for comparing obtained measures of performance and motivation to learn of the sample of students participants, before and after experimentation phase. Statistical results indicate a significant improvement in the performance of participants who have experienced the didactic situations (p = 0.0001), with no statistically significant increase in motivation to learn these participants (p = 0.3452). The learning processes of the participants are an important part of the internal validation of the experience and they are analyzed using a set of criteria based in learning objectives as well in the typology of the didactic situations, both designed in the à priori analysis to the experimentation, by confronting the content of the answers to questions of the guides of activities with the learning expectations of the teaching situations. The results of this analysis provide evidence that learning objectives have achieved. The opinion of the participants reveals that proposed activities have innovative character. As one of the research products generated by this study, the teaching sequence which showed being valid for the conditions of this research could be adapted to meet the needs of the educational designing of the teacher.

Neste trabalho apresentamos a uma discussão sobre o trabalho em laboratório realizado em um projeto de ensino em que a história da ciência foi usada como mediador na construção de áreas de desenvolvimento cognitivo para a aprendizagem de conceitos de movimento. Após a discussão dos aspectos históricos e da evolução das idéias sobre movimento, os estudantes foram levados ao laboratório e estimulados a comparar as idéias discutidas previamente com os resultados de medidas tomadas manualmente em um primeiro momento e com o auxílio de um microcomputador e sensores de luz para aquisição automática de dados em um segundo momento. A construção do experimento foi realizada com materiais de baixo custo e o software utilizado na aquisição de dados é software livre LOGO. Os estudantes realizaram as medidas com um tubo de PVC colocado primeiramente na horizontal com a finalidade de investigar o conceito de inércia galileano, a seguir com o tubo inclinado investigaram se havia mudanças no valor da velocidade durante o deslocamento de queda. Os recursos utilizados e o experimento são descritos em detalhe, e uma avaliação do resultado é apresentada. We are going to do a discussion about the lab activities in a learning Physics project. The project's first part has used History of Science to introduce Aristotelian and Galilean concepts of movement. Project's second part has used open lab activities and low cost materials to reproduce the Galileo's inclined plane experiment. The experiment was developed to hands on and shows the extremely hard work to measure time manually. We have used a PVC tube with holes 20 cm separated, a small ball and a chronometer to manual measures. After this very imprecise measure it was introduced a microcomputer and LDR sensors to acquire data, make position versus time tables and draw the respective graphics. The experimental activity is open so that the students can explore, test and discuss solutions for all the process of measure, since the sensors LDR still the graphics drawing using spreadsheet. We have used LOGO free software to acquire data and process control. The tube was placed horizontally to investigate Galilean inertial behavior and inclined to investigate the free fall acceleration. An evaluation process is made.