Aplicações da Matemática com a Linguagem de Programação Python

A ação de formação pode decorrer em regime híbrido (horas presenciais e horas a distância).

Objetivos

Os computadores desempenham um papel fundamental na nossa sociedade e constituem uma excelente ferramenta de apoio a professores e estudantes, sendo o conhecimento de uma linguagem de programação uma vantagem. Atualmente, o Python é a linguagem de programação de preferência de muitos profissionais, cientistas e professores, por ser de fácil aprendizagem, versátil, com excelentes recursos e uma vasta comunidade de utilizadores.

A linguagem de programação Python, desenvolvida em código-fonte aberto supervisionado pela Python SoftwareFoundation, adequa-se muito bem à resolução de problemas em várias áreas da Matemática e potencia o desenvolvimento do raciocínio lógico e estruturado.

Dentro dos vastos recursos que tem, disponibiliza funcionalidades para operações matemáticas com números reais e/o complexos, tratamento e análise exploratória de dados, representação gráfica de funções e/ou dados, conceitos de análise ou de álgebra linear, métodos algébricos e numéricos, entre outros.

Nesta ação de formação iremos efetuar a introdução a esta linguagem de programação, exemplificando a sua aplicação na resolução de problemas diversos, na criação de gráficos e na organização e tratamento de dados. Para além dos conteúdos de matemática abordados, pretende-se que cada formando identifique a potencialidade do Python, complementando os seus conhecimentos e competências, e permitindo-lhe incentivar e orientar os estudantes em contextos de programação.

A ação de formação tem como principal objetivo introduzir ferramentas da linguagem de programação Python que facilitam o ensino e a aprendizagem da Matemática. Pretende-se:

  1. Descrever o processo de instalação do ambiente Python através da plataforma Anaconda e utilizar alguns dos seus recursos.
  2. Conhecer algumas das características e ferramentas da linguagem de programação Python, incluindo os módulos que mais frequentemente são utilizados em Matemática, nomeadamente, Math, Cmath, NumPy, SciPy, Matplotlib e Random.
  3. Aplicar as ferramentas da linguagem de programação Python na resolução de problemas de matemática, na representação gráfica de funções e figuras geométricas, na representação de números e no tratamento e representação de dados, através de um conjunto de atividades propostas.
  4. Refletir sobre o potencial de utilização da linguagem de programação Python no ensino de diferentes tópicos de Matemática e suas aplicações.

Conteúdos programáticos

  1. Instalação do ambiente Python e apresentação geral de funcionamento
  2. Conceitos elementares
    • Operações aritméticas
    • Tipos de dados
    • Definição de funções
    • Resolução de exercícios e de aplicações
  3. Estruturas de programação
    • Estruturas de decisão e estruturas de repetição
    • Construção de listas e de listas aninhadas
    • Implementação de funções
    • Estruturação de uma implementação em módulos
    • Aplicações na resolução de problemas matemáticos
  4. Utilização de módulos de Python
    • Math, Cmath, NumPy, SciPy, Random
  5. Representação gráfica de funções
    • Módulo Matplotlib
    • Aplicações na resolução de problemas matemáticos
  6. Escrita e leitura de ficheiros
    • Aplicações na resolução de problemas matemáticos
  7. Avaliação

Metodologia de realização da ação

Os diferentes tópicos serão lecionados em salas de informática.

As aulas decorrem com uma apresentação dos tópicos e exemplos intercalados com atividades/tarefas, propostas aos formandos que, na sua maioria, envolvem áreas da matemática.

No fim de cada aula será aberto um período de discussão com cerca de 10 minutos sobre os tópicos da aula e a sua possibilidade de aplicação no ensino/aprendizagem de matemática.

Metodologia de avaliação dos formandos

A avaliação na ação de formação será constituída por:

  1. Componente de avaliação contínua, com ponderação de 50 % na classificação final. Em cada sessão é atribuída uma classificação de 1 a 10 valores a cada formando, de acordo com a sua participação nas atividades desenvolvidas em sala de aula (30%) e nas tarefas propostas nas atividades autónomas (20%).
  2. Teste final individual, com ponderação de 50 % na classificação final.

Em todas as sessões que constituem este curso de formação de professores, os formandos serão avaliados através da escala de 1 a 10 valores de acordo com a carta circular n.º 3/2007 do CCPFC.

Bibliografia

  • Bro, F., Rémy, C. (2016), Python et les 40 problèmes mathématiques – Python par l’exemple et pour les maths, avec corrigés détaillés, Ellipses.
  • Lacey, N., J. (2020), Python by Example, Cambridge University Press.
  • Morley, S. (2020), Applying Math with Python, Packt Publishing.
  • Python em https://www.python.org/.
  • Saha, A. (2015), Doing Math with Python, No Starch Press.

Mais informações

Número mínimo de formandos – 10 formandos
Número máximo de formandos – 25 formandos