METODOLOGIAS ATIVAS NO ENSINO SUPERIOR: UM MAPEAMENTO SISTEMÁTICO NO CONTEXTO DOS CURSOS DE ENGENHARIA

Active learning is all pedagogical alternatives that place the focus of learning on the students. With the mediation of competent teachers, the students learn by discovery, by investigation, and by problems. Such methodologies commonly promote more content retention and comprehension once the students are engaged in activities, whether through research, group collaborations, discussion, and problem solving. This work aimed to verify the temporal evolution of active learning methods in higher education Engineering courses, based on a systematic mapping of the literature. We observed which are the main researchers in this field, their geographic location and which methodologies are preferred in the context of these courses. From the results, we observe a growth of scientific publications on active learning methodologies and Engineering Education, especially in the last five years of the period analysed (between 2015 and 2020). We also see researchs on this field in all continents, with a predominance of studies led by American and European researchers. In the mapped studies, the inverted classroom and problem-based learning were the most identified methodologies. It demonstrates a concern of teachers in this area to promote activities with high involvement, which allow the development of personal and professional skills and competencies, even during their training period.Las metodologías activas pueden entenderse como alternativas pedagógicas que ponen el foco del aprendizaje en los alumnos. Con la mediación de profesores competentes, los alumnos aprenden a partir del descubrimiento, la investigación y los problemas. Estas metodologías suelen promover una mayor retención y comprensión de los contenidos enseñados, ya que el alumno participa en actividades, ya sea a través de la investigación, la colaboración en grupo, el debate y la resolución de problemas. Este trabajo tuvo como objetivo verificar la evolución temporal del uso de las metodologías activas en el contexto de los cursos de educación superior en Ingeniería, a partir de un mapeo sistemático de la literatura. A partir de un protocolo de investigación debidamente definido, se buscó verificar cuáles son los principales investigadores en esta área, su ubicación geográfica y cuáles son las metodologías preferidas en el contexto de estos cursos. A partir de los resultados, se pudo observar que el crecimiento en el número de publicaciones científicas sobre metodologías activas en el contexto de la Enseñanza de la Ingeniería, especialmente en los últimos cinco años del período analizado (entre 2015 y 2020). Se puede observar la realización de investigaciones en este contexto en todos los continentes, con un predominio de estudios dirigidos por investigadores americanos y europeos. En los estudios mapeados, el flipped classroom y el aprendizaje basado en problemas fueron las metodologías más identificadas. Esto demuestra una mayor preocupación entre los profesores de la zona por promover actividades con alta implicación que permitan el desarrollo de habilidades y competencias personales y profesionales durante el periodo de formación.As metodologias ativas podem ser entendidas como alternativas pedagógicas que colocam o foco do aprendizado nos estudantes. Com mediação de docentes competentes, os alunos aprendem a partir da descoberta, da investigação e por problemas. Tais metodologias comumente promovem uma maior retenção e compreensão de contéudos ensinados, uma vez que o aprendiz se encontra engajado nas atividades, seja por meio de pesquisa, colaborações em grupo, discussão e resolução de problemas. Este trabalho teve como objetivo verificar a evolução temporal do uso de metodologias ativas, no contexto dos cursos superiores de Engenharia, a partir de um mapeamento sistemático da literatura. A partir de um protocolo de pesquisa devidamente definido, buscou-se verificar quais os principais pesquisadores desta área, sua localização geográfica e quais as metodologias preferidas no contexto destes cursos. A partir dos resultados, foi possível observar que o crescimento do número de publicações científicas sobre metodologias ativas no contexto da Educação em Engenharia, em especial nos últimos cinco anos do período analisado (entre 2015 e 2020). Pode-se notar a realização de pesquisas neste contexto em todos os continentes, com predomínio de estudos liderados por pesquisadores americanos e europeus. Nos estudos mapeados, a sala de aula invertida e a aprendizagem baseada em problemas foram as metodologias mais identificadas. Isso demostra uma maior preocupação dos professores da área em promover atividades com elevado envolvimento, que permitam o desenvolvimento de habilidades e competências pessoais e profissionais, ainda no período de formação

CARACTERIZAÇÃO HIDROGEOQUÍMICA DE ÁREA IMPACTADA POR DEPÓSITO DE RESÍDUOS DESATIVADO EM ZONA DE RECARGA DO AQUÍFERO GUARANI

The disposal of solid waste without a proper planning can impact the surroundings for decades or centuries after the activities ended. The impact of the leached contaminants in the surroundings depends on the characteristics of the geological formation, as well as of the occurrence of transport and attenuation processes. This study aimed at studying the contaminants found in the surroundings of an old landfill located in a Guarani Aquifer recharge zone, as well as their seasonal variations. Samples from 14 monitoring wells were collected in July and December 2017 and different parameters were analyzed, such as pH, electrical conductivity, alkalinity, COD, chloride, nitrate, ammoniacal nitrogen, iron, manganese, calcium and metals. High contaminants concentrations were found inside the waste deposit, but a considerable decrease was observed downstream. Even so, a visible influence of the deposit in its surroundings was verified, with the possible occurrence of redox reactions and seasonal quality fluctuations in the sampled wells. Researches focusing on the monitoring and mapping of contaminant plumes in Brazilian territory – whose geological and climatic conditions, as well as landfilled contents, are unique – are still imperative, so as to contribute to the establishment of guidelines for the management of these areas.A deposição de resíduos sólidos sem o adequado planejamento pode impactar o entorno por décadas ou séculos após o término das atividades. O impacto das contaminantes lixiviados no meio depende das características da formação geológica, bem como da ocorrência de processos de transporte e atenuação. Este estudo visou a estudar os contaminantes encontrados no entorno de um depósito de resíduos desativado localizado em área de recarga do Aquífero Guarani, bem como suas variações sazonais. Foram realizadas coletas de amostras de água subterrânea em 14 poços de monitoramento em julho e dezembro de 2017, e foram analisados diferentes parâmetros de interesse, como pH, condutividade, alcalinidade, DQO, cloretos, nitrato, nitrogênio amoniacal, ferro, manganês, cálcio e metais potencialmente tóxicos. Verificaram-se altas concentrações de contaminantes no interior do depósito de resíduos, mas considerável redução à jusante. Ainda assim, observou-se nítida influência do depósito em seu entorno, com possível ocorrência de reações redox e com variações sazonais da qualidade dos poços amostrados. Estudos visando ao monitoramento e mapeamento de plumas de contaminantes em território brasileiro – cujas condições geológicas e climáticas, bem como de resíduos aterrados, são únicas – são ainda imprescindíveis, de forma a contribuir para o estabelecimento de diretrizes ao gerenciamento dessas áreas

Integration of spatial and temporal models to predict extreme water table depths

The objective of this work was to evaluate extreme water table depths in a watershed, using methods for geographical spatial data analysis. Groundwater spatio-temporal dynamics was evaluated in an outcrop of the Guarani Aquifer System. Water table depths were estimated from monitoring of water levels in 23 piezometers and time series modeling available from April 2004 to April 2011. For generation of spatial scenarios, geostatistical techniques were used, which incorporated into the prediction ancillary information related to the geomorphological patterns of the watershed, using a digital elevation model. This procedure improved estimates, due to the high correlation between water levels and elevation, and aggregated physical sense to predictions. The scenarios showed differences regarding the extreme levels - too deep or too shallow ones - and can subsidize water planning, efficient water use, and sustainable water management in the watershed

Modelo numérico de escoamento subterrâneo na região de São José do Rio Preto - SP

Public water supply in São José do Rio Preto partly depends on groundwater exploitation from the Bauru Aquifer. Aiming to delimit restriction areas and abstraction control a numerical model has been developed to study groundwater resources exploitation scenarios. In this work the conceptual model, the numerical model construction, the pre-exploitation scenario and the evaluation of the pumping impacts are presented. According to the obtained results, in topographically low areas with high concentration of wells, the surface water bodies recharge the aquifer contributing for the water supply to the wells. The water balance indicates a total recharge of 76,544,173 m³/a corre-sponding to an average recharge rate of 200 mm/a for the whole study area. An estimated discharge of 10,123,000 m³/a represents the water volume elevated by the wells that return to the aquifer due to water losses in the distribu-tion network and sewage collection. The exploitation rate is estimated as 33.5% of the renewable groundwater re-sources in the study area.O abastecimento público de água no município de São José do Rio Preto depende em grande parte da exploração de água subterrânea do Aquífero Bauru. Com a finalidade de delimitar áreas de restrição e controle da captação e uso das águas subterrâneas, foi desenvolvido um modelo numérico para estudo de cenários de exploração dos recursos hídricos subterrâneos na área de estudo. Neste artigo são apresentado o modelo conceitual, a construção do modelo numérico, o cenário pré-exploração e a simulação com bombeamento para avaliação dos impactos no sistema. De acordo com os resultados obtidos, nas regiões topograficamente mais baixas, onde a concentração de poços de bombeamento é maior, os cursos d’água alimentam o aquífero, contribuindo para o abastecimento dos poços. O balanço hídrico indica que a recarga total de 76.544.173 m³/a corresponde a uma taxa de recarga média de aproximadamente 200 mm/a para a área de estudo. Aproximadamente 10.123.000 m³/a representam o volume de água elevado pelos poços, que retorna ao aquífero devido às perdas nas redes de distribuição de água e coleta de esgotos. Dessa forma, a taxa de exploração dos recursos hídricos subterrâneos renováveis é de aproximadamente 33,5% na área de estudo.FAPESP - Proc. 02/09696-

Prospecting the nexus of food, energy and water in Brazil

A gestão dos recursos hídricos no Brasil constitui-se um enorme desafio devido às pressões das demandas domésticas e globais por alimento, renovação da matriz energética e conservação ambiental. Não obstante possuir uma das legislações mais completas do mundo, o país, assim como toda a comunidade internacional, tem tido sua capacidade de gestão ambiental testada diante da intensificação dos conflitos em torno do uso da água. Tais conflitos tendem a se tornar ainda mais intensos devido ao crescimento da população, à globalização dos mercados, que se reflete nos recursos hídricos por meio do tráfego de água virtual e ao aquecimento global. A capacidade de gerenciamento do recurso hídrico, portanto, perpassa pela inteligência e pelo gerenciamento das demandas e por sua compatibilização com a conservação ambiental das bacias hidrográficas. Esse último aspecto, determinado pelo correto valor da água, é a chave para o equilíbrio do balanço hídrico das bacias. Tal determinação afetará não apenas a sistemática de soluções de eventuais conflitos pela água, mas também a efetividade das políticas de conservação ambiental e de avanços tecnológicos em torno das futuras mudanças de paradigma do uso da água que vierem a ocorrer no país, conforme já tem ocorrido em países desenvolvidos. Neste sentido, as oportunidades para o aumento da eficiência do sistema brasileiro de gestão de recursos hídricos passam pelo mapeamento e pelo enfrentamento das interdependências existentes entre água, energia e produção de alimento no país672188691The water resources management in Brazil consists an enormous challenge before domestic and global demands for food, energy matrix renewal and environmental conservation. Although Brazil has one of the world’s most complete legislation, its environmental management capacity has been tested, just like all the rest of the international community, for the water use conflict intensification. Such conflicts potentially intensify after the population grow, the market globalization which mostly reflects in the water resources throughout the virtual water traffic, and the global warming. The water resources management capacity, therefore, comes after the water use demands intelligence and management and its compatibilization to the watershed environmental conservation. The environmental conservation itself is mostly achieved after an appropriated water valuation, which is a key factor to the balance of the water budget all over the watersheds. Such achievement will affect not only the way water use conflicts are solved, but also the effectiveness of environmental conservation measures and the technological advances for the coming changes in water use in the country, since it has already begun in developed countries. In this sense, opportunities to the Brazilian water management system efficiency increase depend on mapping and facing rising problems from the food production, energy generation and water conservation in that countr

Adaptive design of tipping bucket flow meters for continuous runoff measurement

Introduction: Runoff measurement and monitoring is a laborious, time-consuming, and costly task. Additionally, common runoff monitoring usually primarily provide water level, requiring information on the stage-discharge relation. Automatic equipment such as flow meter tipping bucket (TB) is a potential option to simplify and provide continuous runoff monitoring in small catchments. However, a proper description of how to size and adapt the design under different flow conditions is still lacking.Methodology: In this paper we present a novel standardized framework for the design of TB that can be used for low-cost and real-time runoff monitoring under many different conditions. The framework consists of an estimation of the runoff peak rate using the rational equation and a volumetric capacity estimate of the cavity based on runoff rate, operation speed, and inclination angle of TB when at resting position. The proposed framework was implemented in a case study where four TBs were designed for continuous runoff monitoring from experimental plots (100 m2) with different land use (sugarcane, soybean, and bare soil).Results: During field tests (five months), the designed TBs had a recovery rate of actual runoff ranging from 61% to 81% and were able to capture features poorly studied (starting/ending time and peak flow) that have potential importance in hydrological models.Discussion: The proposed framework is flexible and can be used for different environmental conditions to provide continuous runoff data records

Simulação de infiltração em meios porosos por diferença finita

O objetivo do presente trabalho é determinar numericamente o perfil de umedecimento em um meio poroso submetido a um processo de infiltração. A descrição do movimento transiente de água em solo não-expansivo é dada em termos da equação não-linear de Fokker-Planck ou da equação de Richards. As dificuldades na solução da equação são não somente devido aos termos não-lineares envolvidos mas também às condições de fronteira dependentes do tempo e ao ajuste dos dados experimentais para os parâmetros fisicos. Neste trabalho é considerado um esquema de diferença finita de três niveis para a simulação de infiltração em uma coluna homogênea, semi-infinita satisfazendo a condição de fluxo constante na superficie. O esquema proposto é implicito com erro de truncamento de segunda ordem no tempo e espaço. O termo convectivo é aproximado por quatro diferentes esquemas. A influência da discretização da derivada na fronteira também é analisada através de quatro esquemas. Os resultados obtidos na simulação numérica pelo esquema de três niveis com termo convectivo aproximado por diferença ascendente (upwind) e condição de fronteira discretizada com ponto ficticio apresentam melhor aproximação aos perfis de umedecimento experimentais que os obtidos por esquemas de dois niveis.The purpose of the present work is to determine numerically the water content profile in a porous medium submitted to an infiltration process. The description of the transient water movement in nonswelling soil is given in terms of the non-linear Fokker-Planck equation or Richards equation. The difficulties in solving this equation are due not only the nonlinearities involved but also to time-dependent boundary conditions and to the fitting of the experimental data for the physical parameters. In this work, we consider a three-level finite difference scheme for the simulation of infiltration in an homogeneous semi-infinite column satisfying constant flux condition at the surface. This is an implicit scheme which is second-order accurate in time and space. The convective term is approximated by four different schemes. The influence of the discretization of the boundary derivative is analysed by four schemes. The results of the numerical simulation by the three-level scheme with convective term approximated by forward difference (upwind) discretizated with ficticious and point boundary exhibited condition a closer approximation to the experimental water content pro1ile than the ones obtained by two-level scheme

Simulação de infiltração em meios porosos por diferença finita

O objetivo do presente trabalho é determinar numericamente o perfil de umedecimento em um meio poroso submetido a um processo de infiltração. A descrição do movimento transiente de água em solo não-expansivo é dada em termos da equação não-linear de Fokker-Planck ou da equação de Richards. As dificuldades na solução da equação são não somente devido aos termos não-lineares envolvidos mas também às condições de fronteira dependentes do tempo e ao ajuste dos dados experimentais para os parâmetros fisicos. Neste trabalho é considerado um esquema de diferença finita de três niveis para a simulação de infiltração em uma coluna homogênea, semi-infinita satisfazendo a condição de fluxo constante na superficie. O esquema proposto é implicito com erro de truncamento de segunda ordem no tempo e espaço. O termo convectivo é aproximado por quatro diferentes esquemas. A influência da discretização da derivada na fronteira também é analisada através de quatro esquemas. Os resultados obtidos na simulação numérica pelo esquema de três niveis com termo convectivo aproximado por diferença ascendente (upwind) e condição de fronteira discretizada com ponto ficticio apresentam melhor aproximação aos perfis de umedecimento experimentais que os obtidos por esquemas de dois niveis.The purpose of the present work is to determine numerically the water content profile in a porous medium submitted to an infiltration process. The description of the transient water movement in nonswelling soil is given in terms of the non-linear Fokker-Planck equation or Richards equation. The difficulties in solving this equation are due not only the nonlinearities involved but also to time-dependent boundary conditions and to the fitting of the experimental data for the physical parameters. In this work, we consider a three-level finite difference scheme for the simulation of infiltration in an homogeneous semi-infinite column satisfying constant flux condition at the surface. This is an implicit scheme which is second-order accurate in time and space. The convective term is approximated by four different schemes. The influence of the discretization of the boundary derivative is analysed by four schemes. The results of the numerical simulation by the three-level scheme with convective term approximated by forward difference (upwind) discretizated with ficticious and point boundary exhibited condition a closer approximation to the experimental water content pro1ile than the ones obtained by two-level scheme