Utilização de objetos de aprendizagem virtuais no ensino de ciências e matemática: proposta de formação continuada por meio das TIC

A utilização das TIC em sala de aula implica em reconhecimento da diversidade de recursos que se encontram disponibilizados na internet, porém, os professores ainda encontram muitas dificuldades em se apropriarem dessas possibilidades tecnológicas em suas ações didáticas. Ao se propor uma disciplina de mestrado em ensino de ciências e matemática envolvendo o uso de TIC, pôde-se estabelecer um caminho de discussão crítica com professores em formação continuada. Os alunos/ professores selecionaram e apresentaram objetos virtuais de aprendizagem nas discussões durante adisciplina e responderam um questionário investigativo sobre o uso dos objetos. Identificou-se que eles reconhecem a viabilidade pedagógica dos objetos trabalhados e que tais materiais influenciam de maneira efetiva a interação entre professores e alunos no processo de ensino aprendizagem

Design by stochastic simulations of the thermal ablation treatment of tumors with high intensity focused ultrasound

High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) is a noninvasive technique that can be applied for the thermal ablation of tumors with minimum side effects. Numerical simulations have been used for the selection of individualized thermal ablation treatments, but mathematical models depend on several parameters that are commonly known with large uncertainties. This computational work presents the design of the thermal ablation of tumors heated with HIFU by using the Markov Chain Monte Carlo method, implemented via the Metropolis-Hastings algorithm with sequential sampling of two blocks of parameters. Two-dimensional regions with tumors of different sizes were considered. The heating period and the position of the HIFU transducer were considered as the design variables, with priors modeled by uniform distributions. Other model parameters that appeared in the mathematical formulation were assumed Gaussian. The likelihood function, which represented the desired outcome of the thermal ablation treatment and its associated uncertainties, was modeled by a beta distribution for the probability of cell death due to heating. The obtained results revealed that the version of the Metropolis-Hastings algorithm used in this work could deal with uncertainties in the model parameters and allowedthe robust design of the HIFU thermal ablation of the region of interest

Ocular experimental leishmaniasis in C57BL/10 and BALB/c mice induced by Leishmania amazonensis infection

AbstractThere are few studies on human ocular leishmaniasis found in the literature. The purpose of this study was to describe experimental ocular leishmaniasis, caused by Leishmania amazonensis evaluating two different infection routes: intravitreal and instillation in C57BL/10 and BALB/c mice. In this work all animals presented low anti-Leishmania IgM and IgG titers regardless of the infection route or mouse strain. The histopathological eye analysis showed that the mice inoculated by the intravitreal route developed more severe lesions, presenting parasites in the anterior region of the eye 60days after infection. The C57BL/10 mice presented cells containing parasitophorous vacuoles associated with pigmented cells and inflammatory infiltrate, which included mast cells. Ninety days after infection no parasites could be found in either mouse strain, which led us to hypothesize that parasites had been eliminated. In this context, we show that both intravitreal and instillation routes were effective in promoting ocular leishmaniasis infections in C57BL/10 and BALB/c mice. There were no differences in the parasite infection between the two mouse models and it mimicked the ocular lesions described in symptomatic dogs in endemic areas of visceral leishmaniasis

Bayesian uncertainty quantification for transient heat conduction problems with temperature-dependent conductivity

We present an inverse analysis for the estimation and uncertainty quantification of a temperature dependent thermal conductivity. For that, we consider the one-dimensional problem of a slab made of steel with a temperature-dependent thermal conductivity, to which a constant heat flux is applied at both edges. After defining the mathematical formulation, we can numerically solve the direct problem and derive transient temperature values across the slab. A third-degree polynomial is used to model the temperature-dependence of the conductivity, so the estimation of this physical property is obtained through the estimation of the polynomial's coefficients. We use a Bayesian framework to model the uncertainties involved, consisting of a likelihood and a prior. The likelihood models the temperature measurements and their uncertainties, and is chosen to be a normal distribution with mean at the solution of the direct problem and a standard deviation characterizing the errors. The prior models our pre-existing knowledge about the coefficients that describe the thermal conductivity. To gain insights about the impact of using different priors, we investigate both uniform and normal distributions. The prior and likelihood are combined into a posterior, which describes the coefficients for a given set of temperature measurements. This posterior cannot be computed analytically, and therefore we solve the inverse problem with the Metropolis–Hastings algorithm, a Markov chain Monte Carlo method. Results showed that our approach could deal with all uncertainties involved, and not only provided an estimation of the thermal conductivity curve but also delivered uncertainty quantification using credible intervals. It can furthermore be modified to estimate thermal conductivity values instead of coefficients, allowing for a more physical formulation of the prior

Articulação entre alfabetização científica, resolução de problemas e pesquisa orientada e mapas conceituais como recursos didáticos qualificadores ao ensino (de ciências)

O presente artigo trata de metodologias educacionais, cunhadas inicialmente como recursos didáticos, na perspectiva de sua constituição como elementos integrantes de estratégias facilitadoras aos processos relacionais e circunscritos de ensino-aprendizagem. Tais elementos passam a ser defendidos no decorrer do texto como técnicas e/ou tecnologias de ensino. Trata-se, portanto, de uma abordagem teórica embasada por diversas literaturas do gênero, sob uma perspectiva de articulação daquelas como fins de composição de um plano de ensino qualificado para o ensino (de ciências).This article deals with educational methodologies, initially minted as teaching resources in view of its constitution as integral elements of facilitating strategies to relational processes and teaching-learning circumscribed. These elements come to be defended throughout the text as technical and/or teaching technologies. It is, therefore, a theoretical approach grounded by various literatures of the genre, from the perspective of those as joint composition purposes of a qualified teaching plan for education (of science).Fundos Nacionais através da FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia) e cofinanciado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) através do COMPETE 2020 – Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI) no âmbito do CIEC (Centro de Investigação em Estudos da Criança, da Universidade do Minho) com a referência POCI-01-0145-FEDER-007562CIEC - Centro de Investigação em Estudos da Criança, IE, UMinho (UI 317 da FCT), Portugalinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Modelação numérica da encurvadura lateral de vigas em aço inoxidável sujeitas a temperaturas elevadas

A utilização de elementos estruturais em aço inoxidável tem vindo a crescer nos últimos anos, devido quer à sua maior resistência à corrosão quer à sua maior resistência mecânica ao fogo, quando comparado com o aço carbono. Com o objectivo de modelar pelo Método dos Elementos Finitos a encurvadura lateral de vigas I em aço inoxidável sujeitas a altas temperaturas, introduziram-se as leis constitutivas de diferentes tipos de aço inoxidável no programa SAFIR. Trata-se de um programa de elementos finitos para análise não-linear geométrica e material, especialmente desenvolvido na Universidade de Liège para o estudo de estruturas sujeitas à acção do fogo. Neste trabalho pretende-se efectuar uma breve comparação das propriedades mecânicas do aço carbono com as do aço inoxidável a altas temperaturas e os resultados numéricos obtidos com esta nova versão do programa SAFIR, adaptado para tratar o aço inoxidável, com resultados obtidos com o programa comercial ANSYS, utilizando elementos finitos de viga e de casca

Numerical modelling of the behaviour of a stainless steel portal frame subjected to fire

It is known that stainless steel has a better fire performance than carbon steel, which can lead to a growing utilization of this kind of steel in structures. In fact, although more expensive than the carbon steel, structures in stainless steel can be competitive because of its smaller thermal protection need. With the purpose of modelling by Finite Element Method the behaviour of a stainless steel framed structure, without any protection, submitted to fire, has been introduced in the SAFIR program, the material properties of the stainless steel. SAFIR is a finite element program with geometrical and material non-linear analysis, specially developed in the University of Liège for studying structures subjected to fire. The thermal and mechanical properties of the stainless steel, introduced in the SAFIR program are temperature dependent, according to the Eurocode 3. The stress strain relationship, the thermal conductivity and the specific heat are the most important material properties for the structure analysis at high temperatures. These properties in stainless steel are considerable different from carbon steel. The behaviour of the structure will be compared in the two different materials: stainless steel 1.4301 (also known as 304) and carbon steel S235. The benefits of using stainless steel in the fire resistance of the structure, which is 3 times higher than the one obtained with carbon steel, avoiding any fire protection material needed to fulfil the necessary fire requirements will be shown

Modelação numérica do comportamento ao fogo de uma estrutura em aço inoxidável em situação de incêndio

O aço inoxidável tem reconhecidamente uma resistência ao fogo superior ao aço carbono pelo que é de prever uma crescente utilização deste tipo de aço para fins estruturais. De facto, embora mais caro que o aço carbono, o aço inoxidável pode conduzir a estruturas competitivas em virtude de necessitarem de uma menor quantidade de material de protecção térmica ou mesmo, em alguns casos, não ser necessária protecção contra incêndio, como sucede na estrutura apresentada neste artigo. Com o objectivo de modelar pelo Método dos Elementos Finitos o comportamento de uma estrutura porticada de um edifício em aço inoxidável em situação de incêndio, introduziu-se a sua lei constitutiva no programa SAFIR, um programa de elementos finitos para análise não-linear geométrica e material, especialmente desenvolvido na Universidade de Liège para estudo de estruturas sujeitas à acção do fogo. Neste programa as propriedades térmicas e mecânicas do aço são função da temperatura, de acordo com o Eurocódigo 3. Compara-se o comportamento da estrutura em aço inoxidável 1.4301 (também conhecido como 304) com o comportamento que teria se a estrutura fosse em aço carbono S235 e realçam-se os benefícios da utilização do aço inoxidável resultantes da sua maior resistência ao fogo

Modelação numérica de elementos estruturais em aço inoxidável com secções esbeltas em situação de incêndio

Neste trabalho, a resposta estrutural de elementos esbeltos em aço inoxidável submetidos a incêndio é analisada numericamente através de programas de elementos finitos geométrica e materialmente não lineares. Com o intuito de realizar estas simulações, foram necessárias duas alterações no programa SAFIR: i) foi introduzida a lei constitutiva 2D do aço inoxidável, para ser usada em elementos de casca e ii) foi introduzida a possibilidade do programa considerar tensões residuais em elementos finitos de casca. A lei constitutiva utilizada do aço inoxidável foi a apresentada na parte 1.2 do Eurocódigo 3. Para modelar o endurecimento exibido pelos aços inoxidáveis, usando a formulação de elementos de casca, foi necessária uma aproximação à referida lei constitutiva do Eurocódigo 3. Imperfeições geométricas locais e globais foram consideradas nas simulações numéricas. Por fim, este trabalho mostrará também a influência das tensões residuais na capacidade resistente em situação de incêndio, de elementos estruturais esbeltos em aço inoxidável

Dispersion of hazardous nanoparticles on beaches around phosphogypsum factories

Anthropogenic occurring nanoparticles (NPs) have been one of the principal catalytic components of marine pollution throughout its history. The phosphogypsum (PG) factories present environmental risks and evident marine pollution in different parts of the world. Many of these factors continue to operate, however, some have already been abandoned by the private sector. The general objective of this manuscript is to analyze the real nanoparticles (NPs) present on a beach in southern Brazil to illustrate the need to create public policies and projects for environmental recovery. This work focused on real representative sampling of suspended sediments (SSs), and on a modern analytical procedure via advanced electron microscopes (field emission scanning electron microscope-FE-SEM and high resolution transmission electron microscope-HR-TEM coupled with an energy dispersive X-ray microanalysis system-EDS) to analyze NPs containing hazardous elements (HEs). The results presented in this work demonstrate who the size, morphology, among other physical-geochemical characteristics influence in the adsorption of HEs by the NPs and their respective agglomerates. This study is of great importance for carrying out the application of advanced techniques and methods to better understand the formation and transport of NPs on beaches, which allows assisting in the management of waste from plaster factories on a global scale