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Title: Educational Modelling & Simulation for Kids. Proposta de uma Abordagem para o 1.º ciclo do Ensino Básico
Authors: Brigas, Carlos Jorge Gonçalves 
Orientador: Marcelino, Maria José Patrício
Keywords: Utilização de computadores no ensino -- ensino básico 1º ciclo; Estudo do meio -- ensino básico 1º ciclo; Modelação; Simulação
Issue Date: 2011
Citation: BRIGAS, Carlos Jorge Gonçalves - Educational modelling & simulation for kids : proposta de uma abordagem para o 1.º ciclo do Ensino Básico. Coimbra : [s.n.], 2011. Tese de doutoramento. Disponível na WWW: http://hdl.handle.net/10316/20316
Abstract: No ensino das Ciências há a necessidade de avaliar o comportamento de sistemas dinâmicos. A análise desses sistemas pelos alunos do 1º Ciclo do Ensino Básico é geralmente um processo complexo e que exige um grande esforço cognitivo. A representação e a explicação de processos através de modelos ou simulações educacionais possibilitam aos alunos a realização de actividades em que é mais fácil a compreensão destes processos e a descoberta das propriedades essenciais de um sistema. A realização de actividades de modelação ou simulação que promovam a interpretação e a compreensão de sistemas são actividades de aprendizagem em que os alunos têm a possibilidade de criar e testar as suas próprias percepções sobre um determinado fenómeno. Apesar deste tipo de actividades potenciar o desenvolvimento de capacidades como a reflexão, a tomada de decisão, a criatividade e a generalização a utilização destas actividades em contextos educativos é muito esporádica. As dificuldades sentidas pelos professores em utilizar este tipo de actividades prendem-se com os tipos de modelos que usualmente são utilizados para representar um sistema, as especificidades necessárias para representá-los, o grau de complexidade das ferramentas de modelação e de simulação para o fazerem e, por último, a falta de preparação para implementarem actividades práticas de investigação. Neste trabalho de investigação apresentamos a metodologia Modelling for Kids de apoio ao desenvolvimento de actividades de modelação e de simulação multissensoriais georreferenciadas para o 1º ciclo do Ensino Básico. Esta metodologia enumera um conjunto de normas que visam assessorar o professor e o aluno na realização destas actividades. A metodologia identifica as estratégias, os contextos de utilização, as áreas curriculares onde podem ser inseridas estas actividades. Identifica também os processos de análise e de representação de sistemas dinâmicos. Devido à importância e às vantagens da informação multissensorial georreferenciada na aprendizagem, a metodologia também prescreve que professores e alunos usem este tipo de informação nas actividades de modelação e de simulação. Além disso, apresentamos a ferramenta-autor Simulkids, desenvolvida tendo em consideração as normas definidas na metodologia Modelling for Kids e que permitiu à equipa de investigação promover sessões de trabalho em várias escolas Portuguesas do 1º ciclo do Ensino Básico, nas quais participaram activamente os professores e os alunos, com o objectivo de comprovarmos as potencialidades da referida metodologia. As sessões de trabalho realizadas permitiram-nos atestar que os alunos têm as capacidades cognitivas necessárias para realizar actividades de modelação e de simulação, as quais podem fomentar a mudança dos processos de ensino/aprendizagem, tornando-os mais eficientes, motivadores e melhorando, inclusive, as aprendizagens.
In Science teaching there is the need to assess dynamic systems behaviour. Dynamic systems analysis by elementary school children is usually a complex process that demands a great cognitive effort. The representation and explanation of complex processes using models or simulations allow students to carry out educational activities in which it is easier to understand these processes and to discover the essential properties of a system. Carrying out simulation or modelling activities, that promote the interpretation and understanding of a system, are tasks where students can create and test their own perceptions about a particular phenomenon. Although these types of activities enhance the development of skills such as reflection, decision making, creativity and generalization, they are seldom used in Elementary Education. Teachers’ difficulties in introducing modelling and simulation activities are due to the types of models that are usually used to represent a system, the specifics needed to represent them, the complexity of modelling and simulation tools available and, finally, the unpreparedness of teachers to implement research activities. In this work we present the methodology Modelling for Kids to support the development of geo-referenced multisensory modelling and simulation activities for Elementary Education. This methodology states a set of rules with the objective to support the teacher and the student in implementing these activities. The methodology identifies the strategies, the contexts, the curriculum areas where these activities can be included. It also identifies the processes of analysis and representation of dynamical systems Taking into consideration the importance and the advantages of geo-referenced multisensory information in the learning process the methodology also has instructions for teachers and students to use this kind of information in modelling and simulation activities. Besides, we present the Simulkids authoring-tool, that was developed according to the criteria set by the Modelling for Kids methodology and that allowed the research team to promote working sessions in various Portuguese elementary schools, in which teachers and students were actively involved. These sessions had the aim of verifying the potential of the Modelling for Kids methodology. They also allowed us to attest that these students have the needed cognitive abilities to perform modelling and simulation activities, which can lead to a change in teaching and learning processes, making them more efficient, motivating and even improving learning.
Description: Tese de doutoramento em Engenharia Informática, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/20316
Rights: openAccess
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