Equações diferenciais ordinárias de variáveis separáveis na engenharia civil: uma abordagem contextualizada a partir de um problema de transferência de calor

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pinto, Rieuse Lopes
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_SP
Texto Completo: https://repositorio.pucsp.br/jspui/handle/handle/24368
Resumo: In this qualitative research we investigated the learning of Ordinary Differential Equations (ODE) of separable variables from a contextualized approach with students from a Civil Engineering course, in line with the assumptions of The Theory of Mathematics in the Context of Science (TMCS) by Patricia Camarena Gallardo. Using the methodological procedures inherent to the TMCS epistemological phase and based on a situation related to Heat Transfer by conduction in flat masonry walls, we developed a Contextualized Event (CE), named according to TMCS: a problem that in the environment of learning plays an integrating role between mathematics courses (in this case Calculus) and non-math courses (in this case Heat Transfer) which are part of the curriculum of a given undergraduate program. This CE was the basis for the construction of a teaching sequence for the students to mobilize a set of mathematical and physical concepts. For the implementation of the EC, a field research was conducted with 21 students from the second period of the Calculus course of the Civil Engineering program of an institution located in the city of Montes Claros, State of Minas Gerais, structured according to the precepts of the didactic phase of TMCS. In order to answer the question What are the contributions brought by a Contextualized Event, built from a heat transfer problem, for the learning of Ordinary Differential Equations of separable variables by undergraduates in Civil Engineering ?, data related to the implementation of the EC were collected through audio recordings of students’ discussions, participant observation, written records with the development of activities, in addition to notes made by the researcher during the activities. Using the methods, coding procedures and categorization proposed by Charmaz and qualitative content analysis from the perspective of Graneheim and Lundman, the data obtained were organized and analyzed from the precepts of the cognitive phase of TMCS, from the assumptions of Vergnaud's Theory of Conceptual Fields (TCF) and Duval's Theory of Semiotic Representation Records (TSRR). The analysis showed that the EC resolution: enabled the understanding of the contents of Mathematics and Physics and the construction of concepts of Heat Transfer and Calculus, specifically of ODE; enabled the development of interdisciplinarity; provided the mobilization of different records of semiotic representations; provided a favorable environment for learning, with questions about other forms of resolution of ODE; and finally, it enabled the development of competences presented in the National Curriculum Guidelines for Engineering Undergraduate programs through the development of aspects related to the Contextualized Transposition process, which in the TMCS is related to the elements necessary to apply the knowledge of mathematics to a certain area
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spelling Lima, Gabriel Loureiro dehttp://lattes.cnpq.br/6821823260967114http://lattes.cnpq.br/4770299668835899Pinto, Rieuse Lopes2022-02-02T18:54:29Z2022-02-02T18:54:29Z2021-03-16Pinto, Rieuse Lopes. Equações diferenciais ordinárias de variáveis separáveis na engenharia civil: uma abordagem contextualizada a partir de um problema de transferência de calor. 2021. Tese (Doutorado em Educação Matemática) - Programa de Estudos Pós-Graduados em Educação Matemática da Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, São Paulo, 2021.https://repositorio.pucsp.br/jspui/handle/handle/24368In this qualitative research we investigated the learning of Ordinary Differential Equations (ODE) of separable variables from a contextualized approach with students from a Civil Engineering course, in line with the assumptions of The Theory of Mathematics in the Context of Science (TMCS) by Patricia Camarena Gallardo. Using the methodological procedures inherent to the TMCS epistemological phase and based on a situation related to Heat Transfer by conduction in flat masonry walls, we developed a Contextualized Event (CE), named according to TMCS: a problem that in the environment of learning plays an integrating role between mathematics courses (in this case Calculus) and non-math courses (in this case Heat Transfer) which are part of the curriculum of a given undergraduate program. This CE was the basis for the construction of a teaching sequence for the students to mobilize a set of mathematical and physical concepts. For the implementation of the EC, a field research was conducted with 21 students from the second period of the Calculus course of the Civil Engineering program of an institution located in the city of Montes Claros, State of Minas Gerais, structured according to the precepts of the didactic phase of TMCS. In order to answer the question What are the contributions brought by a Contextualized Event, built from a heat transfer problem, for the learning of Ordinary Differential Equations of separable variables by undergraduates in Civil Engineering ?, data related to the implementation of the EC were collected through audio recordings of students’ discussions, participant observation, written records with the development of activities, in addition to notes made by the researcher during the activities. Using the methods, coding procedures and categorization proposed by Charmaz and qualitative content analysis from the perspective of Graneheim and Lundman, the data obtained were organized and analyzed from the precepts of the cognitive phase of TMCS, from the assumptions of Vergnaud's Theory of Conceptual Fields (TCF) and Duval's Theory of Semiotic Representation Records (TSRR). The analysis showed that the EC resolution: enabled the understanding of the contents of Mathematics and Physics and the construction of concepts of Heat Transfer and Calculus, specifically of ODE; enabled the development of interdisciplinarity; provided the mobilization of different records of semiotic representations; provided a favorable environment for learning, with questions about other forms of resolution of ODE; and finally, it enabled the development of competences presented in the National Curriculum Guidelines for Engineering Undergraduate programs through the development of aspects related to the Contextualized Transposition process, which in the TMCS is related to the elements necessary to apply the knowledge of mathematics to a certain areaPor meio desta pesquisa de abordagem qualitativa, investigamos a aprendizagem de Equações Diferenciais Ordinárias (EDO) de variáveis separáveis a partir de uma abordagem contextualizada com estudantes de um curso de Engenharia Civil, em consonância aos pressupostos da Teoria A Matemática no Contexto das Ciências (TMCC) de Patricia Camarena Gallardo. Recorrendo aos procedimentos metodológicos inerentes à fase epistemológica da TMCC, desenvolvemos, com base uma situação relacionada à Transferência de Calor por condução em paredes de alvenaria planas, o que na TMCC é denominado de Evento Contextualizado (EC): um problema que, no ambiente de aprendizagem tem o papel integrador entre disciplinas matemáticas (no caso o Cálculo) e disciplinas não matemáticas (no caso a Transferência de Calor) presentes na matriz curricular de determinado curso de graduação. Este EC serviu de base para a construção de uma sequência de ensino demandando do estudante a mobilização de uma série de conceitos matemáticos e físicos. Para a implementação do EC, realizamos uma pesquisa de campo, com 21 estudantes do segundo período de Cálculo da Engenharia Civil de uma instituição situada em Montes Claros (MG), estruturada conforme os preceitos da fase didática da TMCC. Visando responder à questão Quais as contribuições trazidas por um Evento Contextualizado, construído a partir de um problema de transferência de calor, para a aprendizagem de Equações Diferenciais Ordinárias de variáveis separáveis por graduandos em Engenharia Civil?, dados relativos à implementação do EC foram coletados por meio de gravações dos áudios das discussões dos estudantes, observação participante, registros escritos contendo o desenvolvimento das atividades, além de anotações feitas pela pesquisadora durante o momento de aplicação das atividades. Recorrendo aos métodos e procedimentos de codificação e categorização propostos por Charmaz e à análise de conteúdo qualitativa na perspectiva de Graneheim e Lundman, os dados obtidos foram organizados e analisados a partir dos preceitos da fase cognitiva da TMCC, de pressupostos da Teoria dos Campos Conceituais (TCC) de Vergnaud e da Teoria dos Registros de Representação Semiótica (TRRS) de Duval. A análise evidenciou que a resolução do EC: viabilizou a compreensão de conteúdos da Matemática e da Física e a construção de conceitos da Transferência de Calor e do Cálculo, especificamente das EDO; possibilitou o desenvolvimento da interdisciplinaridade; propiciou a mobilização de diferentes registros de representações semióticas; permitiu um ambiente favorável à aprendizagem, com questionamentos a respeito de outras formas de resolução das EDO; e, finalmente, possibilitou o desenvolvimento de competências previstas nas Diretrizes Curriculares Nacionais da Graduação em Engenharia por meio do desenvolvimento de aspectos relativos ao processo de Transposição Contextualizada, que, na denominação da TMCC, está relacionado aos elementos necessários para realizar a transferência de um determinado conhecimento matemático para uma área de aplicaçãoporPontifícia Universidade Católica de São PauloPrograma de Estudos Pós-Graduados em Educação MatemáticaPUC-SPBrasilFaculdade de Ciências Exatas e TecnologiaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICAEducação Matemática no Ensino SuperiorEngenharia CivilEquações Diferenciais Ordinárias de Variáveis SeparáveisMathematics Education in Higher EducationCivil EngineeringOrdinary Differential Equations of Separable VariablesEquações diferenciais ordinárias de variáveis separáveis na engenharia civil: uma abordagem contextualizada a partir de um problema de transferência de calorOrdinary differential equations of separable variables in civil engineering: a contextualized approach from a heat transfer probleminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_SPinstname:Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP)instacron:PUC_SPORIGINALRieuse Lopes Pinto.pdfapplication/pdf3808526https://repositorio.pucsp.br/xmlui/bitstream/handle/24368/1/Rieuse%20Lopes%20Pinto.pdfabd4924b2f80f13931f20c7739eba51fMD51TEXTRieuse Lopes Pinto.pdf.txtRieuse Lopes Pinto.pdf.txtExtracted texttext/plain760078https://repositorio.pucsp.br/xmlui/bitstream/handle/24368/2/Rieuse%20Lopes%20Pinto.pdf.txt7cd234250124bc795cd496568a4d76afMD52THUMBNAILRieuse Lopes Pinto.pdf.jpgRieuse Lopes Pinto.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1323https://repositorio.pucsp.br/xmlui/bitstream/handle/24368/3/Rieuse%20Lopes%20Pinto.pdf.jpgd092c49143c68fcaf752a722212db0f4MD53handle/243682022-02-04 07:02:06.202oai:repositorio.pucsp.br:handle/24368Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://sapientia.pucsp.br/https://sapientia.pucsp.br/oai/requestbngkatende@pucsp.br||rapassi@pucsp.bropendoar:2022-02-04T10:02:06Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_SP - Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP)false
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