Efetividade De Estratégias Ressignificantes No Ensino Aprendizagem Do Conceito Tensão mecânica E Tensor, Para O Nível Médio E Superior.

• Autor(a) principal: Avila, Paulo Urbano
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/81/81131/tde-09122019-164250/
• topic: Ensino; Física-Matemática; Innovation in teaching; Inovação em ensino; Mathematical physics; Matrices, Tensors; Matrizes; SolidMechanics; Strenght ofMaterials Theory.; Teaching; Tensores, Mecânica dos Sólidos; Teoria da Resistência dos Materiais.; Vectors; Vetores

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.